Stampa 3D professionale e materiale composito per il rilascio di picosatelliti avanzati

 

 
Il PocketQube è un tipo di satellite miniaturizzato di circa 5 centimetri cubi (un ottavo del volume di un CubeSat) e con una massa che non supera i 250 grammi. Si tratta di una tipologia di satelliti alquanto giovane – i primi risalgono al 2009, da un’idea del professor Robert J. Twiggs della Morehead State University (MSU) – e sta crescendo la loro importanza, come soluzione alternativa ai costosi lanci di CubeSat nell’orbita terrestre bassa. Il primo standard risale a giugno 2018, quando è stata rilasciata una piattaforma condivisa; tra i fautori di questa piattaforma (con GAUSS Srl e TU Delft) c’è Alba Orbital, una PMI high-tech con sede a Glasgow, Scozia.

La sfida

Recentemente Alba Orbital ha deciso di realizzare una versione aggiornata del suo dispositivo di lancio di PocketQube, chiamato AlbaPod, per ottenere miglioramenti in termini di:

  • peso
  • producibilità
  • caratteristiche di sicurezza
  • accessibilità.

Il team di Glasgow si è rivolto a CRP Technology per la costruzione del sistema di rilascio: l’azienda di Modena, che da decenni si occupa di stampa 3D professionale, fornisce soluzioni all’avanguardia ai maggiori player del settore spaziale utilizzando i materiali compositi e brevettati Windform® TOP-LINE. Infatti, la maggior parte dei Windform® sono adatti ad applicazioni spaziali funzionanti, avendo superato i test di outgas NASA ed ESA.
Ridurre il peso al minimo è un obiettivo progettuale fondamentale per qualsiasi componente aerospaziale; inoltre, a causa dei rigidi requisiti di degassamento, il materiale scelto per la costruzione deve essere approvato per il volo.

La soluzione

La sinterizzazione laser selettiva e il materiale caricato in fibra di carbonio Windform® XT 2.0 sono stati scelti come processo e materiale di costruzione.

Il nuovo AlbaPod v2 – hanno dichiarato gli ingegneri di Alba Orbitaldeve superare un lancio nello spazio e contenere al suo interno numerosi satelliti: resistere a vibrazioni elevate è sempre stato un requisito imprescindibile come quello di mantenere in sicurezza i PockeQube prima del rilascio. La rigidezza e robustezza del Windform® XT 2.0 l’hanno reso un candidato perfetto a questo uso.
Windform® XT 2.0 presenta proprietà meccaniche di assoluto rilievo, tra cui:

  • 83,84 Mpa carico di rottura
  • 8928,20 Mpa modulo elastico
  • 3,80% allungamento alla rottura
  • 76,43 carico di rottura specifico.

Il risultato

Il risultato è un sistema di rilascio fino a 6p PocketQube con massa <500g (60% in meno della prima versione dell’AlbaPod).
Il processo di sinterizzazione laser selettiva, unito al materiale composito caricato in fibra di carbonio Windform® XT 2.0, si è rivelato la scelta di costruzione migliore: il nuovo AlbaPod 2.0 ha superato con successo le procedure di controllo e ha pienamente soddisfatto le richieste e gli standard di Alba Orbital.

Il team Alba Orbital aggiunge: “Siamo molto soddisfatti del risultato ottenuto: Windform® XT 2.0 ci ha permesso di progettare particolari difficili da realizzare con le tecnologie tradizionali, in quanto presentano sezioni sottili e geometrie complesse.”

Il team di Alba Orbital specifica alcuni dettagli tecnici sui vantaggi ottenuti utilizzando la produzione additiva e il materiale Windform® XT 2.0: “L’aspetto più innovativo del progetto riguarda il numero di componenti realizzati in Windform® XT 2.0: non solo la copertura, ma anche il meccanismo di espulsione mobile e quello del montaggio della porta. Questi ultimi sono componenti strutturali e di vitale importanza per il sistema di rilascio nel suo complesso.”

Per quanto riguarda le prestazioni meccaniche, gli ingegneri di Alba Orbital affermano: “Si tratta di un ambito fondamentale. Non solo l’assemblaggio dei PocketQube deve avvenire correttamente per facilitare la dislocazione dei satelliti all’interno della struttura, ma la stessa struttura deve riuscire a trattenere i satelliti anche nei casi peggiori, come un ipotetico guasto a un payload durante la fase di lancio, in quanto qualsiasi rottura può danneggiare altri payload o addirittura il vettore. AlbaPod v2 è stato accuratamente sottoposto a test di vibrazione e si è comportato in maniera egregia.”

Anche il peso – continua il team Alba Orbital – riveste un ruolo chiave quando si tratta di lanci nello spazio, a causa dei costi associati. L’utilizzo di Windform® XT 2.0 ci ha permesso di ridurre la massa di un elevato numero di componenti principali.”
Il 9 settembre 2019 Alba Orbital ha integrato in AlbaPod v2 il primo PockeQube destinato al rilascio nello spazio.

A inizio dicembre 2019, Alba Orbital ha lanciato in orbita 6 satelliti PocketQube tramite il sistema di rilascio realizzato in stampa 3D e Windform® XT 2.0 AlbaPod v2 (missione: Alba Cluster 2). Alba Cluster 2 è stato in orbita 100 giorni.

Ad oggi AlbaPod v2 realizzato da CRP Technology ha completato 4 missioni spaziali, e ha lanciato in orbita un totale di 25 satelliti PocketQube. L’ultimo lancio è avvenuto il 3 gennaio 2023 con la missione Transporter-6 di Space X.
 

 
 


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