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El desarrollo de un sistema compliant impreso en 3D para la orientación de cargas útiles en pequeños satélites: caracterización de materiales y análisis de elementos finitos de polieterquetona (PEKK) impresa en 3D

Autores: Domerg, Morgane; Ostré, Benjamin; Joliff, Yoann; Grunevald, Yves-Henri; Garcia, Antoine Dubois

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

El desarrollo de un sistema compliant impreso en 3D para la orientación de cargas útiles en pequeños satélites: caracterización de materiales y análisis de elementos finitos de polieterquetona (PEKK) impresa en 3D


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Desarrollo
Articulación impresa en 3D
Mecanismo compliant
Pivotes flexionales de ejes cruzados
Análisis de elementos finitos
Comportamiento mecánico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 11

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este artículo se centra en el desarrollo de una articulación de 2 grados de libertad (DOF) impresa en 3D para la orientación de las cargas útiles en pequeños satélites. Este sistema es un mecanismo compliant, lo que significa que este sistema monolítico compuesto por pivotes flexionales de ejes cruzados (CAFPs) produce movimientos complejos a través de la deformación elástica de su estructura. Utilizando la fabricación por deposición de filamento fundido (FFF), se imprime un demostrador hecho de Polieterquinona (PEKK) para determinar su posible compatibilidad con las condiciones del espacio. Centrándose en un segmento de la articulación, el CAFP, este estudio tiene como objetivo mejorar su comportamiento mecánico a través del estudio de su dirección de impresión y la creación de un modelo de elementos finitos preciso de este mecanismo compliant. Primero, se logra la caracterización del material de PEKK impreso en 3D a través de pruebas de calorimetría diferencial de barrido del filamento y pruebas de flexión y tracción de especímenes impresos en diferentes direcciones de impresión. Luego, estos datos se utilizan para realizar un análisis de elementos finitos de diferentes diseños de CAFP y comparar su respuesta mecánica con la de su gemelo impreso en 3D utilizando software de correlación de imágenes digitales. Finalmente, las estructuras de CAFP fueron observadas mediante tomografía por rayos X. Los resultados muestran que la dirección de impresión influye en gran medida tanto en la resistencia a la flexión como en la tracción. Los vacíos inducidos por el proceso FFF podrían afectar el comportamiento mecánico de las piezas impresas en 3D, ya que el diseño simple de CAFP tiene una mejor correlación prueba/modelo que los diseños complejos. Esto podría influir en su resistencia al entorno espacial.

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