应用案例 | SpacelL 应用 solidThinking 设计探月航天器推进器组件
本文摘要（由AI生成）：
以色列航空工业公司（IAI）是全球领先的国防和商业市场供应商，拥有60年历史，提供航空、航天等领域的先进系统解决方案。非营利组织SpaceIL旨在将以色列的航天器着陆月球，响应Google月球X大奖挑战，激励青年投身STEM领域。SpaceIL采用拓扑优化和增材制造技术设计航天器推进器，实现成本效益和质量预算。Google月球X大奖旨在推动私人团队实现月球着陆和探测。目前，SpaceIL的航天器电子元件在IAI组装测试，结构和推进系统预计2017年初整合，成功发射后，以色列将成为第四个实现无人登月的国家。
项目介绍
IAI（以色列航空工业公司）是全球公认的国防和商业市场中供给系统最先进的领导者。IAI为航空、航天、陆地、海洋、网络和HLS（大型后勤支援）的一系列广泛的客户需求提供独一无二的解决方案，在过去的60年里，IAI为以色列国防部和世界范围内许多客户，交付、供应和支持先进的系统。
IAI 研发和生产各种尖端的卫星和卫星设备，包括观测和通信卫星，科研卫星系统，地面控制站，任务中心和发射器。伴随着OPTSAT-3000的最新成员（电光成像）卫星产品线、TECSAR（合成孔径雷达观测）卫星产品线和AMOS通信卫星产品线的面世，这些年来， IAI使用先进的技术、经验和专业的开发知识，给用户提供成本有效且全面的国家安全和商业应用解决方案。
SpacelL是一个成立于2011年的非营利性组织，旨在使以色列的第一艘航天器着陆在月球上。该组织由三名年轻的工程师创立：Yariv Bash, Kfir Damari 和 Yonatan Winetraub，他们三人响应了Google月球X大奖挑战赛（以证明一般民间团队即使没有国家级的经费，也能前往月球的Google月球X大奖挑战赛）：在月球上建造、发射和着陆无人飞船。SpacelL是唯一的以色列代表队。SpacelL致力于激励以色列和全世界的新一代青年选择研究科学、技术、工程和数学。
2015年10月，SpacelL通过成为第一个宣布签署发射合同的团队而达到一个卓越的项目里程碑，这也象征着一张真正的“通往月球的门票”。飞行器将会在美国SpaceX火箭上实施发射。2017年1月，SpacelL成为五名最终决赛选手的其中之一。
挑战
当设计航天器的推进器组件时，团队确定可以通过将拓扑优化和增材制造结合来实现多重效益。确切的讲，该项目的目标是为SpaceIL计划所需的推进器配置设计3D打印支架，由于此计划之前没有加工支架，因此需要根据计划的质量预算和飞行器的静态和动态要求来确定目标，在设计层面，使用solidThinking Inspire完成所有的拓扑优化和设计过程，最后的认证需要在应力分析部门的帮助下完成。
解决方案
定义设计空间和非设计空间
Inspire 拓扑优化过程
Inspire优化后通过 Evolve PolyNURBS 重构模型
Inspire内部分析
设计过程的第一阶段是定义支撑结构的设计空间和非设计空间。设计空间包括该团队允许材料存在的所有体积，而非设计空间定义了材料需要避开的区域（推进器，管道，线束，装配硬件，装配工具）。此外，非设计空间还包括推进器和航天器连接的支架接口。
接着，把设计空间和非设计空间输入到solidThinking Inspire 中，约束条件在现有空间的基础上被定义为代表接触面的非设计空间。在非设计空间（或实体）的推进器接触面上，建立刚性连接器，并且连接推进器重心位置的1D质量单元。 在X，Y和Z方向上定义了三种载荷情况下的g加速度。 模型设定之后，根据重量最小化来初始化拓扑优化过程并且保持刚度在250Hz以上。
随后使用solidThinking Evolve在NURBS界面来重构优化后的几何体。模型重构过程也考虑到了增材制造约束，如建立角度，支撑结构最小化等。其结果是一个具有连续圆形表面的适合增材制造的几何结构。
最后，把使用Evolve构造的模型重新导入到Inspire中。当在原始的优化运行中，相同的载荷工况和约束条件同样适用于该模型，然后对该模型进行分析，除了验证最大应力值外，还验证了固有频率。
3D打印
构建平台放置模型
移除所有支撑后的最终3D打印模型
在完成最终设计之后，团队接下来要完成的是实现模型的3D打印，MaterializeMagics 被用来在构建平台上放置模型，并添加支撑以确保良好的打印质量。当模型被打印出来之后，移除支架，并进行额外的加工以保证所需的接口表面。
航天器发射之前，这部分正在进行尺寸验证，尺寸验证的过程实际上也是机械测试过程，如正弦波测试和随机振动测试。航天器将于2018年发射到月球。
关于“Google月球X大奖”挑战赛
“Google月球X大奖”挑战赛是由搜索巨头Google在2007年发起的奖金达3000万美元的无人登月竞赛，旨在推动月球商业项目发展。参赛方必须是私人资助的团队，要求成功在月球着陆一个无人探测器，能在月面移动500米以上，并且成功传输数据和图片回地球。
更多关于SpaceIL
目前，SpaceIL航天器的主要电子元件在以色列航空工业（IAI）公司进行组装，航天器将在那里进行严格的测试，以承受太空的环境条件。 2017年初，航天器结构及其推进系统将开始整合。一旦SpacelL的探月器搭载SpaceX 的Falcon 9火箭成功发射，以色列会继美国、中国、俄罗斯之后，成为世界上第四个无人登月的国家。
