SOLIDWORKS 소프트웨어를 통한 액셀러레이터 설계 및 원자력 과학 연구 발전
NSCL(National Superconducting Cyclotron Laboratory)은 세계 주력의 원자력 과학 연구 시설 중 하나입니다. 이곳의 엔지니어들은 기계 설계에 더욱 역점을 둔 개발 플랫폼의 필요성을 절감했습니다.
NSCL 연구원은 이제 SOLIDWORKS를 통해 광범위한 액셀러레이터 부품 및 감지기를 설계하고 개발하여 첨단 원자력 과학 실험(예: NSCL reaccelerator(ReA3)에 속한 위의 빔라인 세그먼트)을 지원합니다.
NSCL(National Superconducting Cyclotron Laboratory)은 전 세계 과학자들과 협력하여 기초 원자력 과학, 핵 천체물리학, 가속기 물리학에 관한 진보적인 연구를 실시하고 있습니다. 미시간 주립 대학교 캠퍼스에 위치한 NSCL에서는 숙련된 엔지니어들이 연구원들과 함께 첨단 원자력 과학 실험을 뒷받침하는 광범위한 액셀러레이터 부품 및 감지기를 위한 다양한 장비를 설계 및 개발하고 있습니다. 2004년까지 이 연구 시설에서는 다른 공급업체의 CAD 패키지를 사용했습니다. 수석 엔지니어인 Jack Ottarson에 따르면, 그 당시 NSCL 엔지니어들은 기계 설계에 더욱 주안점을 둔 개발 플랫폼이 필요하다는 것을 절감했습니다.
Ottarson은 이렇게 설명합니다. "우리의 이전 CAD 공급업체는 주로 토목 공학과 건축 설계에 집중했는데 모델링 패키지는 실험용 장비 개발에 필요한 유형의 기계 설계 기능을 제공하지 못했습니다. 우리는 두 개의 파트부터 수천 개의 부품에 이르는 광범위한 어셈블리를 설계합니다. 따라서 장비를 더 효율적으로 만들고, 설계를 보다 쉽게 변경하고, 기계 작업장과 더 효과적으로 상호 작용할 수 있게 해 주는 3D CAD 패키지가 필요했습니다.
NSCL 엔지니어들은 여러 CAD 패키지를 평가했고, 결과적으로 SOLIDWORKS® Research 버전을 주요 개발 플랫폼으로 선택했습니다. 처음에 연구소는 18개의 SOLIDWORKS 소프트웨어 시트를 설치했습니다. 사용하기 쉽고 작업장의 기계 가공 소프트웨어와 원활히 접속되며 대형 어셈블리 기능을 갖추고 있기 때문이었습니다. NSCL 엔지니어들은 또한 이 소프트웨어의 통합 시뮬레이션 도구, 구성 기능, 그리고 SOLIDWORKS eDrawings® 커뮤니케이션 응용 프로그램에 높은 가치를 둡니다. NSCL는 현재 100개 이상의 SOLIDWORKS 시트를 보유하고 있습니다.
Ottarson은 이렇게 회고합니다. "우리의 요구사항에 부합할 뿐 아니라 학습 기간이 짧은 패키지가 필요했습니다. SOLIDWORKS 소프트웨어는 이러한 요건에 적합한 패키지로 입증되었습니다."
SOLIDWORKS 소프트웨어를 구현한 후 NSCL은 개발 주기를 단축하고 엔지니어링 문제에 대한 다수의 기술 솔루션을 고려하는 역량을 강화했습니다. 민첩한 워크플로와 간소한 생산에 대한 요구로 작업이 간소화된 가운데, Ottarson은 얼마간의 시간 절약을 SOLIDWORKS 소프트웨어의 대형 어셈블리에 대한 설계 변경 용이성과 이 소프트웨어의 NSCL 엔지니어와 연구소 제작 시설 간 상호 작용 개선에 따른 결과라고 생각합니다.
Ottarson은 이렇게 말합니다. "다양한 유형의 액셀러레이터를 위해 어떤 유형의 장비나 장치를 설계하든 우리의 설계 변경 역량은 다량의 추가 세부 변경 없이 강화되었습니다. 우리는 대부분의 제작을 사내에서 수행하는데 SOLIDWORKS 소프트웨어를 통해 작업장과의 간편한 접촉 이상의 성과를 냈습니다. 당사 기계 기술자들은 솔리드 모델에 액세스할 수 있기 때문에 질문과 오해가 발생하지 않습니다. 파트의 산출 속도가 높아진 덕분에 우리는 작업 범위를 확장할 수 있었습니다."
우리의 요구사항에 부합할 뿐 아니라 학습 기간이 짧은 패키지가 필요했습니다. SOLIDWORKS는 이러한 요건에 적합한 패키지로 입증되었습니다.
SOLIDWORKS 소프트웨어로의 전환을 통해 NSCL 엔지니어들은 통합된 설계 시뮬레이션, 구성 및 검증 도구를 사용함으로써 설계 품질 개선과 정확도 향상까지 달성할 수 있었습니다. 예를 들어, 다수의 연구소 설계에는 협소한 공간에서 가속화된 이온 빔의 경로 내외로 다양한 메커니즘을 이동하는 작업이 수반됩니다.
Ottarson은 이렇게 지적합니다. "당사의 감지기 상자 중 일부는 다양한 장치를 이동해야 하고, 일부는 매우 정밀한 방식으로 빔 내외의 동일한 물리적 공간을 차지합니다. SOLIDWORKS 소프트웨어의 충돌 탐지 도구는 감지기가 서로 간섭하지 않도록 하는 데 도움이 됩니다. 또한 SOLIDWORKS 소프트웨어의 설계 기능을 사용하여 전개된 상태뿐 아니라 접힌 상태로도 장치를 모델링함으로써 어셈블리의 역학을 더 잘 이해할 수 있습니다."
NSCL은 통합된 SOLIDWORKS Flow Simulation 전산유체역학(CFD)을 사용하여 광범위한 수냉식 시스템의 열 성능을 해석하고 특정 실험을 위해 진공 상태에서 기체 흐름을 연구하기도 합니다.
NSCL은 SOLIDWORKS가 광범위한 CAD 데이터를 읽고 출력할 수 있으며 SOLIDWORKS eDrawings® 커뮤니케이션 응용 프로그램을 포함하기 때문에, 기계적 CAD 경험이 거의 없거나 전혀 없는 핵 물리학자를 비롯한 연구 파트너들과의 협업이 크게 개선된 것을 실감했습니다. Ottarson은 이렇게 말합니다. "우리는 협업하는 과학자들로부터 실험 계획을 받습니다. 아이디어를 다양한 CAD 형식으로 받기도 하고 때로는 장비를 처음부터 모델링해야 하기도 하죠.
eDrawings 파일도 상당히 유용합니다. 물리학자 그룹과의 미팅에서 실제 3D 이미지를 보여 줄 수 있으면 설계 커뮤니케이션이 크게 개선됩니다."