Phụ tùng sản xuất ăng ten Không gian vệ tinh Antenna

Bắt một ăng-ten vệ tinh không gian nhạy cảm để vận hành tối ưu có nghĩa là kêu gọi sản xuất  để cứu hộ. Theo Terence Oh, Phó Chủ Tịch (Châu Á Thái Bình Dương), EOS Singapore.

Đối với nhiều người, nói về sự bao la vô hạn của vũ trụ gợi lên những câu chuyện về khoa học viễn tưởng, thường được nói bởi một phòng thu phim Hollywood. Tuy nhiên, trong thực tế, nhiều hơn bất kỳ khu vực nào khác, nó được cho là trong du lịch vũ trụ rằng một ý chí mạnh mẽ và tầm nhìn rõ ràng là quan trọng để tạo ra công nghệ cần thiết và sẵn sàng để triển khai trong vũ trụ.

Đây là một thách thức mà một trong những khách hàng của chúng ta phải đối mặt là RUAG – một tập đoàn công nghệ của Thụy Sĩ với các hoạt động toàn cầu, hoạt động trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, quốc phòng và an ninh – trong việc xây dựng vệ tinh Sentinel, được thiết kế để quan sát hành tinh của chúng ta từ trên cao. Ngay cả ở đây, ngoài khí quyển trái đất, sản xuất phụ tùng đóng vai trò quan trọng.

Số lượng trọng lượng

Theo các báo cáo của Trung tâm Hàng không vũ trụ Đức (DLR) từ năm 2016, chi phí cho chuyến công tác thăm dò vũ trụ trên một kilogram trọng tải vận chuyển lên đến 20.000 euro (22.118 USD).

Mỗi gram tiết kiệm được sẽ làm giảm tổng chi phí khởi động vì hệ thống đòi hỏi ít nhiên liệu hơn cho việc đi lên. Kết quả là, các kỹ sư hàng không cần phải cạo râu mỗi gram có thể từ mỗi thành phần – khi trọng lượng dư thừa tích tụ nhanh. Trong trường hợp này, nhóm RUAG của Thu Swiss Sỹ cần một khung ăng ten được thiết kế tối ưu.

Tuy nhiên, việc tối ưu hóa trọng lượng một mình là không đủ. Trong một lần phóng tên lửa, tải trọng được nâng lên và mức độ rung động rất đáng kể.

Ngoài ra, tốc độ rất lớn của vài nghìn km / giờ, chưa kể đến lực lượng G-cao, có nghĩa là chuyến bay sẽ không trơn như bạn mong đợi trên máy bay hành khách. Tính ổn định và độ cứng là yếu tố cần thiết thứ hai cho bất kỳ bảng đặc điểm kỹ thuật.

Thật không may, yêu cầu này thường phản đối nghiêng về nhu cầu thiết kế nhẹ.

Kỹ sư để cứu hộ

Các kỹ sư sử dụng cấu trúc phức tạp để xác định mức độ thỏa hiệp có thể thực hiện được giữa hình thức và trọng lượng. Nhóm nghiên cứu RUAG đã tìm kiếm sự kết hợp tối ưu sức mạnh và trọng lượng cho cấu trúc khung ăng ten, vì các phương pháp sản xuất thông thường đã cạn kiệt. May mắn thay, sản xuất phụ gia cung cấp khả năng hoàn hảo để đạt được sự tự do cần thiết của thiết kế, giảm thiểu trọng lượng và các chức năng tích hợp.

Thử nghiệm thành phần đại diện cho một thách thức đặc biệt, không kém là do sự rung động nói trên. Trong không gian ngoài, độ tin cậy được tính, vì sửa chữa nói chung là không thể. Điều này cũng giải thích tại sao ủy quyền cho các thành phần như vậy là quá trình kéo dài và phức tạp. Mỗi chứng chỉ đại diện cho một vinh dự cho các kỹ sư đã đạt được nó. Trong những trường hợp như vậy, dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.

Sự phù hợp và kiểm tra độ bền cơ bản tạo thành điểm khởi đầu của thiết kế khung ăng ten. Bước tiếp theo bao gồm việc lựa chọn vật liệu, định nghĩa các quy trình và các phép thử cơ bản ban đầu liên quan đến đặc tính vật liệu.

Về lý thuyết hoàn hảo
Các cấu trúc thử nghiệm ban đầu sau đó được xây dựng, để phục vụ như là điểm khởi đầu cho tối ưu hóa tô pô của thành phần. RUAG cuối cùng đã có thể đạt được khuôn mẫu lý tưởng cho khung ăng ten, thông qua sự kết hợp của công việc chuyên sâu với một hệ thống CAD và FEM từ Altair và hướng dẫn của EOS về thiết kế và xây dựng bằng cách sử dụng sản xuất phụ gia.

Khung ăng ten dài khoảng 40cm được sản xuất bởi citim GmbH từ Barleben ở Đức sử dụng EOS M 400. Với khối lượng xây dựng 400 x 400 x 400 mm, có thể sản xuất hai ăng ten, 30 que thử và các hạng mục kiểm tra khác nhau đơn đặt hàng xây dựng.

Thời gian thi công khoảng 80 giờ. Bộ tham số được sử dụng cho độ dày lớp 60 μm, được tối ưu hóa về chất lượng bề mặt và năng suất.

Hợp kim nhôm được sử dụng, EOS AlSi10Mg, được đặc trưng bởi sức mạnh cao và sức đề kháng mạnh mẽ đối với áp suất động, làm cho vật liệu hoàn toàn phù hợp để sử dụng với các thành phần căng thẳng cao. Các bài kiểm tra toàn diện được thực hiện để chứng minh các đặc tính yêu cầu – trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, chiếm tới 80% tổng phạm vi của một dự án. Các cấu trúc được sản xuất đặc biệt đã được sử dụng để thử nghiệm.

Trong số những thứ khác, các kỹ sư đã kiểm tra khung cảnh chụp bằng máy tính. Các thủ tục cơ khí và vật lý khác nhau cũng được thực hiện. Đôi khi, những áp lực chịu đựng thành phần đã cố tình vượt quá giới hạn tải, cuối cùng dẫn đến việc phá hủy các mảnh thử.

Thay đổi khung ăng ten cho vệ tinh Sentinel (EOS GmbH)

Vượt quá mong đợi

Kết quả của những nỗ lực này là khung ăng ten cho vệ tinh Sentinel vượt quá mọi mong đợi. Hợp phần đã được trao chứng nhận và với sự chấp thuận cho việc sử dụng nó trong không gian vũ trụ. Thành tựu này đặc biệt đáng lưu ý hơn khi xem xét việc sử dụng sản xuất phụ gia trong vũ trụ vẫn còn rất mới mẻ.

Ví dụ, các yêu cầu độ cứng tối thiểu của thiết bị đã vượt quá 30% – một lợi thế dễ dàng để đảm bảo rằng, ngay cả sau một chuyến bay hỗn độn, có thể đạt được vị trí ăng ten lý tưởng – và truyền thông vô tuyến với Trái Đất được đảm bảo.

Mức độ ổn định yêu cầu đã đạt được, một phần do sự phân bố căng thẳng đồng đều. Hơn nữa, việc sử dụng sản xuất  phụ tùng đã làm giảm đáng kể trọng lượng của thành phần cuối cùng: xuống còn 940 g từ 1,6 kg, thể hiện tiết kiệm được trên 40 phần trăm. Trong trường hợp này, việc sử dụng công nghệ tiên tiến đã thành công trong việc đạt được sự kết hợp không mong muốn: cải tiến các đặc tính của thành phần và giảm chi phí hệ thống.

Với sản xuất phụ tùng, chúng tôi đã cho phép khách hàng của chúng tôi không chỉ nhập vào lãnh thổ không có kiểm soát về phía xử lý, mà còn được khen thưởng với một thành phần ổn định, nhẹ. Rõ ràng, nó đã chỉ ra rằng nó có thể đáp ứng các yêu cầu cơ bản của việc đi lại bằng vũ trụ.

Vì vậy, trong khi Hollywood kể những câu chuyện thú vị, công nghệ tiên tiến vẫn tiếp tục sống mỗi ngày, mở rộng biên giới của thiết kế và xây dựng.

Nguồn: Tạp chí Equipment news