Europäische Spaltquelle

Die Geheimnisse der Natur enthüllen

Wissenschaftliche Forschungen, die auf Neutronen basieren, können einige der größten Geheimnisse der Welt aufdecken, indem sie die Struktur und Dynamik von Materialien auf Weisen analysieren, die anderen Forschungsmethoden nicht zugänglich sind. In Bereichen wie Energie, Gesundheit, Materialien und Umwelt werden Wissenschaftler das interdisziplinäre Forschungszentrum European Spallation Source (ESS) nutzen, das auf der leistungsstärksten Neutronenquelle der Welt basiert, um atomare Strukturen und Kräfte zu sehen und zu verstehen. ESS wird von Wissenschaftlern für Wissenschaftler entwickelt und wird voraussichtlich bis zu 3000 Forscher pro Jahr anziehen. Was macht Neutronen so interessant? „Neutronen haben keine elektrische Ladung, sie sind fantastische Sonden zur Untersuchung von Atomen und Molekülen, ohne sie zu beschädigen“, sagte Roland Garobi, technischer Direktor von ESS. „Zum Beispiel,

„Wissenschaftler können Neutronen verwenden, um Materialien auf molekularer oder sogar atomarer Ebene zu untersuchen und Dinge zu sehen, die mit anderen Methoden wie Röntgenstrahlen oder MRT nicht sichtbar sind“, erklärte Garobi. „Obwohl es auf der Welt andere Einrichtungen mit Neutronenquellen gibt, wird ESS den leistungsstärksten jemals gebauten Protonenbeschleuniger haben, der mehr Neutronen erzeugt, die mit viel effizienteren Moderatoren in wissenschaftlich nützliche Neutronen umgewandelt werden. Infolgedessen werden die Neutronenstrahlen an den Geräten 100 Mal heller sein als irgendwo sonst heute. Diese Fortschritte werden es Wissenschaftlern ermöglichen, Materialien schneller und präziser in Maßstäben zu untersuchen, die für andere Neutronenquellen nicht zugänglich sind.“

ESS besteht aus 23 Gebäuden, die sich derzeit alle in unterschiedlichen Bauphasen befinden. In ESS wird Ausrüstung untergebracht, die als Sachspenden von Mitgliedsländern im Rahmen der technischen und wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen europäischen Laboren, Universitäten und Forschungseinrichtungen geliefert wird, um große Teile des Beschleunigers, der Zielscheibe (eine Edelstahlplatte, die mit Neutronen-reichem Wolfram gefüllt ist), Geräte, Forschungslabore, Software, Steuerungssysteme und andere Systeme zu entwerfen, zu entwickeln und zu produzieren. Aufgrund der Komplexität muss das ESS-Team seine Arbeit koordinieren und seine Projekte in die Gesamtplanung der Anlage integrieren, bevor sie auf die Baustelle gebracht werden. Zu diesem Zweck verwaltet ESS Informationen über die Unternehmensreferenz, die hilft, eine sichere Zusammenarbeit und ein effektives Management der destruktiven Strukturen des Unternehmens zu gewährleisten.

„ESS begann als Projekt von Grund auf neu“, sagte Peter Rodahl, Leiter der Abteilung Ingenieur- und Integrationsunterstützung von ESS. „Zunächst begannen wir mit der Planung der Objekte mithilfe der Dassault Systèmes-Lösung für das Design CATIA, da diese Lösung am häufigsten von allen Partnern verwendet wurde, die an dem Projekt beteiligt waren. In der frühen Phase des ESS-Projekts brachte Dassault Systèmes die Plattform 3DEXPERIENCE® auf den Markt, die einen großen Vorteil bot: Sie ermöglichte uns, das Design und den Bau dieser Objekte insgesamt zu koordinieren, die aus Millionen von Teilen bestehen, und ermöglichte es uns, die 3D-Projekte jedes Partners in einem einzigen 3D-Mastermodell zu integrieren. Dies umfasst alles, von Baukonstruktionen und Ausrüstungen bis hin zu den kleinsten Komponenten. Einzigartig ist, dass alle unsere Daten auf einer Plattform gespeichert sind“, sagte Rodahl. „Unabhängig von der verwendeten Designsoftware, CATIA oder einer Drittanbieter-Lösung,

„Wenn es um das Konfigurationsmanagement und die Konsolidierung geht, ist eine gemeinsame Plattform erforderlich, da sie ein ganzheitliches Bild des Objekts bietet“, fuhr er fort. „Unsere Mitarbeiter bündeln alle ihre Informationen innerhalb der Plattform, wodurch der Status aktuell wird. Zum Beispiel werden 3D-Modelle wöchentlich auf die Plattform hochgeladen, was es uns ermöglicht, alle Konflikte und Abweichungen in den Projekten in CATIA zu erkennen. Dank dieses Kontrollniveaus können wir das Design korrigieren, bevor wir weiterarbeiten.“

Das Unternehmen TECHNIA spielte eine entscheidende Rolle bei der rechtzeitigen und erfolgreichen Implementierung der Plattform 3DEXPERIENCE. „Als wir die Lösungen von Dassault Systèmes implementierten, war TECHNIA für die Koordination unserer dreiseitigen Partnerschaft verantwortlich“, sagte Rodahl. „Wir halten jährliche Treffen ab, um Dassault Systèmes über unsere Erfahrungen mit der Plattform zu informieren, und Dassault Systèmes informiert uns über geplante Entwicklungen. Zum Beispiel, wenn wir etwas auf der Plattform tun, das noch nicht ganz bereit ist, versuchen wir sicherzustellen, dass wir mit dem Entwicklungsplan übereinstimmen. Und wenn wir etwas entwickelt haben, das nicht auf der Plattform vorhanden ist, sind wir bereit, Dassault Systèmes den Nutzen unserer Arbeit zur Verfügung zu stellen. Unsere Zusammenarbeit ist für alle Partner von gegenseitigem Nutzen.“

„TECHNIA unterstützt uns bei allen Software-Updates und hilft uns sicherzustellen, dass die Installation korrekt funktioniert“, erklärte Rodahl. „Insgesamt haben 80 Personen Schulungen zu CATIA erhalten, und ihre größte Herausforderung bestand darin, sich an die neuen Methoden zu gewöhnen und den maximalen Nutzen aus der Zusammenarbeit zu ziehen, die durch den plattformbasierten Ansatz ermöglicht wird“, sagte er. „Es wird bestimmte Anstrengungen erfordern, um von einer fragmentierten Arbeitsweise am Computer zu einem koordinierten Ansatz überzugehen, bei dem mehrere Personen an demselben Modell arbeiten.“

Sichere Bauweise und Wartung

Rodal und sein Team kommunizieren mit den Baugruppen vor Ort über die Plattform 3DEXPERIENCE. „Die Bauarbeiter verbinden sich mit der Plattform, um auf alle Modelle zuzugreifen. Wenn es Änderungen im Design gibt, werden sie darüber informiert, da die Modifikationen in der Plattform zusammengeführt werden, bevor wir das überarbeitete Modell ins Feld liefern“, sagte er. „Alle sind sich einig, dass die Vorteile der Arbeit mit einer einzigen Quelle verlässlicher Informationen die Bedenken einiger Ingenieure hinsichtlich der Änderungen in ihren Arbeitsmethoden überwiegen. Jetzt nutzen alle sie, weil sie die Richtigkeit unserer Entscheidung, auf die Plattform 3DEXPERIENCE umzusteigen, anerkennen. „ESS hat spürbare Vorteile durch die Plattform 3DEXPERIENCE erhalten. „Die Möglichkeit, Entscheidungen in den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses zu treffen, sowie die Tatsache, dass die Anforderungen und die Geometrie des Projekts miteinander verbunden sind, bedeutet, dass wir nicht darüber nachdenken müssen, wo was platziert werden soll – das ist von Anfang an in der Plattform vorhanden“, sagte Rodal. „Das wird helfen, Zeit bei der Erstellung der Dokumentation zu sparen.

„Die Arbeit an dem Mastermodell hat auch zu sichereren Bau- und Wartungsprozessen geführt, da Konstruktionen und Aufgaben virtuell modelliert werden können, bevor die Arbeiter versuchen, einen Teil des Objekts zu bauen oder zu reparieren. „Die Reihenfolge der Installation wird virtuell auf der Plattform 3DEXPERIENCE geplant, bevor dieses Verfahren unter realen Bedingungen gestartet wird. Die Projekte wurden auch von lokalen Interessengruppen mit Hilfe des digitalen Mastermodells überprüft, um ihnen einen ersten Eindruck vom fertigen Objekt und davon zu geben, wie es in die Umgebung passt“, sagte Rodal.

Da zahlreiche Partnerinstitute in den Mitgliedsländern in ganz Europa gleichzeitig arbeiten, erfüllt die Nutzung einer einheitlichen Plattform wie 3DEXPERIENCE unsere Anforderungen an paralleles Design“, sagte Rodahl. Darüber hinaus sind die Lieferanten, von denen viele ebenfalls CATIA verwenden, ein wesentlicher Bestandteil der Bemühungen um das Design und den Bau von ESS. „Wir haben zwei verschiedene Setups“, sagte Rodahl. „Die meisten unserer Partner arbeiten mit dieser Plattform, aber wenn ein Lieferant die neueste Version von CATIA verwendet, kann er sich mit der Plattform 3DEXPERIENCE verbinden und gemeinsam mit uns am parallelen Design arbeiten. Andernfalls laden sie ihre Projekte in unser System hoch, und wir platzieren sie selbst in der Master-Modell.“

„Da ESS in Zusammenarbeit mit vielen verschiedenen Interessengruppen in ganz Europa entworfen und gebaut wird, müssen wir sicherstellen, dass alle die richtigen Daten mit den richtigen Versionen haben und dass es im Designprozess keine Abweichungen gibt“, sagte Henrik Lindblad, Leiter der PLM-Gruppe und Unterstützung des Prozesses in ESS. „Wir integrieren all diese Daten in unser 3D-Master-Modell, und wir können uns während unserer regelmäßigen Koordinationsbesprechungen, sowohl intern als auch mit unseren Partnern, auf dieses gemeinsame Modell beziehen, um sicherzustellen, dass alle auf dem gleichen Stand sind. Das ermöglicht uns, schnelle und richtige Entscheidungen zu treffen, beispielsweise zu Fragen der Integration und der Änderungsanforderungen. Ein Bereich, der für uns besonders wichtig ist, ist die Fähigkeit, sehr früh Konflikte bei der Installation zu erkennen und zu beheben, bevor wir tatsächlich mit der Installation der Komponenten vor Ort beginnen.“

Dynamische Modellierung reduziert die Komplexität

Ein Großteil der Ausrüstung im ESS ist komplex und umfasst mehrere Disziplinen, wie elektrische, mechanische und softwaretechnische. Um sicherzustellen, dass sie korrekt funktionieren, nutzen Rodal und sein Team CATIA mit Dymola für die virtuelle Modellierung von Operationen vor der physischen Montage. Alle Teams verwenden die Workflow- und Dokumentenmanagement-Funktionen der ENOVIA-Anwendung, um die Zusammenarbeit zu optimieren und das Projekt im Zeitplan zu halten. „Wir nutzen automatische Benachrichtigungen und Abonnements, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, sowie das Dokumentenmanagement zur Versionskontrolle und für Änderungen“, sagte Rodal. „Darüber hinaus können die Zertifizierungsstellen auf unsere gesamte Dokumentation auf der Plattform zugreifen, um die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen.“

ESS nutzt auch 3DEXPERIENCE ENOVIA, um Spezifikationen und Anforderungen während des gesamten Entwurfsprozesses zu verfolgen. „Das Design des Gebäudes und der umliegenden Systeme ist wahrscheinlich die komplexeste Integration, die wir hier im ESS durchführen“, sagte Lindblad. „Wir verwenden das Anforderungsmanagement von ENOVIA, um sicherzustellen, dass das Design beispielsweise den Anforderungen entspricht. Derzeit prüfen wir die Möglichkeit, DELMIA für die Modellierung und Festlegung der Installationsreihenfolge zu nutzen, was es uns ermöglichen wird, den Feldarbeitern Arbeitsanweisungen zur Verfügung zu stellen, die digital vorab getestet wurden. Unsere Tests verlaufen gut, und ich hoffe sehr, dass dies in naher Zukunft umgesetzt wird.“ „Nachdem das Projekt abgeschlossen ist, werden in Zukunft kontinuierliche Anstrengungen zur Modernisierung und zum Management der Objekte unternommen“, fügte Rodal hinzu. „Indem wir unsere Daten auf der Plattform nutzen,

Die europäische Spaltquelle hat eine große Zukunft, die mit aufregenden wissenschaftlichen Entdeckungen gefüllt ist. Die Verfolgung ihrer Geschichte von der Entstehung bis zum Bau mit der 3DEXPERIENCE-Plattform wird dazu beitragen, ihre Nachhaltigkeit für zukünftige Generationen zu gewährleisten. „ESS ist ein hervorragendes Beispiel dafür, was europäische Staaten gemeinsam erreichen können: ihr Wissen und ihre Fähigkeiten zu bündeln, um ein hochmodernes Objekt zu schaffen, das über einen längeren Zeitraum führend in der Forschung sein wird“, schloss Garobi.