Optimización de Topología de un Dispositivo de Torneado de Diamante de Punto Único para un Telescopio de Espejo Primario Desplegable
Autores: Bourgenot, Cyril; Krumins, Valdis; Bramall, David G.; Haque, Abdul M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización de Topología de un Dispositivo de Torneado de Diamante de Punto Único para un Telescopio de Espejo Primario Desplegable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cubesats
Apertura óptica
Cargas ópticas desplegables
Fabricación aditiva
Optimización de topología
Mecanizado de ultra precisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los CubeSats, conocidos por su tamaño compacto y su rentabilidad, han ganado una popularidad significativa. Sin embargo, su tamaño limitado impone restricciones en la apertura óptica y, en consecuencia, en la Distancia de Resolución en Tierra en misiones de Observación de la Tierra. Para superar esta limitación, ha surgido el concepto de cargas ópticas desplegables con espejos primarios segmentados que pueden desplegarse como pétalos, lo que permite aperturas sintéticas más grandes y una resolución espacial mejorada. Este estudio explora los beneficios potenciales de aprovechar la Fabricación Aditiva (AM) y la Optimización de Topología (TO) en el ámbito del mecanizado de ultra precisión, específicamente el mecanizado de diamante de un solo punto. El objetivo es reducir el peso del dispositivo de sujeción mientras se mejora la rigidez para minimizar las deformaciones causadas por fuerzas de rotación y corte que comprometen el rendimiento óptico. A través del Análisis por Elementos Finitos, esta investigación compara los dispositivos de sujeción mecanizados convencionalmente con aquellos producidos utilizando técnicas de AM y TO. Los resultados revelan que los diseños conceptuales creados a través de TO pueden lograr una notable reducción del 68% en peso. Esta reducción hace que el ensamblaje, que incluye el dispositivo de mecanizado y 12 segmentos desplegables en U, sea manejable por un solo operador sin necesidad de equipo de elevación especializado. Además, estos diseños innovadores conducen a reducciones sustanciales de hasta el 86% y el 51% en la deformación inducida por fuerzas de rotación y corte, respectivamente.
Descripción
Los CubeSats, conocidos por su tamaño compacto y su rentabilidad, han ganado una popularidad significativa. Sin embargo, su tamaño limitado impone restricciones en la apertura óptica y, en consecuencia, en la Distancia de Resolución en Tierra en misiones de Observación de la Tierra. Para superar esta limitación, ha surgido el concepto de cargas ópticas desplegables con espejos primarios segmentados que pueden desplegarse como pétalos, lo que permite aperturas sintéticas más grandes y una resolución espacial mejorada. Este estudio explora los beneficios potenciales de aprovechar la Fabricación Aditiva (AM) y la Optimización de Topología (TO) en el ámbito del mecanizado de ultra precisión, específicamente el mecanizado de diamante de un solo punto. El objetivo es reducir el peso del dispositivo de sujeción mientras se mejora la rigidez para minimizar las deformaciones causadas por fuerzas de rotación y corte que comprometen el rendimiento óptico. A través del Análisis por Elementos Finitos, esta investigación compara los dispositivos de sujeción mecanizados convencionalmente con aquellos producidos utilizando técnicas de AM y TO. Los resultados revelan que los diseños conceptuales creados a través de TO pueden lograr una notable reducción del 68% en peso. Esta reducción hace que el ensamblaje, que incluye el dispositivo de mecanizado y 12 segmentos desplegables en U, sea manejable por un solo operador sin necesidad de equipo de elevación especializado. Además, estos diseños innovadores conducen a reducciones sustanciales de hasta el 86% y el 51% en la deformación inducida por fuerzas de rotación y corte, respectivamente.