Windform LX 3.0 复合材料有助于 OreSat0 CubeSat 部署

波特兰州航空航天学会采用 CRP Technology 的 GFRP 复合材料和 SLS 3D 打印技术,于 2021 年将其 CubeSat 纳米卫星送入近地轨道,并继续成功运行。

0323-cw-news-oresat0-satellite-1.jpgmaxWidth720-1

OreSat0 带有太阳能模块和部署的三频十字转门天线。照片来源,所有图片:PSAS

3D 打印组件由CRP USA  (美国北卡罗来纳州穆尔斯维尔)为波特兰州航空航天协会(PSAS,俄勒冈州)OreSat0 CubeSat(俄勒冈州的第一颗卫星)制造。该卫星自 2021 年 3 月部署到低地球轨道 (LEO) 以来一直成功运行。十字转门天线组件、星跟踪器相机镜头和传感器组件以及电池组件均由 Windform LX 3.0 玻璃纤维增​​强 3D 打印而成聚合物(GFRP)材料。这些组件都满足 LEO 的极端振动、除气和热性能要求。

CubeSats 已被全球数十个国家、大学和公司发射。PSAS 是波特兰州立大学的一个开源跨学科学生航空航天项目,与俄勒冈州大多数其他大学的合作者也加入了竞争。该组织开发精密的业余火箭、小型液体燃料火箭发动机和立方体卫星纳米卫星。

在采用选择性激光烧结 (SLS) 和 Windform LX 3.0 制造 OreSat0 的子系统之前,PSAS 成员使用了其他技术。“我们使用廉价的 FDM 机器在本地设计和制造零件,直到我们制作出可行的设计原型,”成员指出。“然后我们改用 SLS 3D 打印,效果非常好。但我们找不到能够承受极端温度并且真空等级达到 NASA 和 ESA 除气标准的 SLS 部件。”

然而,使用 Windform LX 3.0 使 PSAS 团队能够设计 3D 打印部件,在本地打印机上快速运行原型,并从 Windform 打印他们的最终工程和飞行单元。

PSAS 团队通过使用 Windform LX 3.0 和工业 3D 打印技术流程认识到三个关键优势:

  • SLS 工艺提供可通过环境测试的坚固部件,包括所有三个轴上的 14 克随机振动和从 -40 到 +80°C 的热真空循环。
  • Windform LX 3.0 提供了任何其他 SLS 工艺所不具备的关键除气合规性。
  • Windform LX 3.0 提供了一种非导电组件,可以安全地用于 PCB、电池和天线等电子元件旁边。

还值得注意的是,Windform LX 3.0 易于使用,并超越了“其他 3D 打印材料,包括我们使用的其他 FDM、SLA 和 SLS 技术。”

0323-cw-news-oresat0-battery-pack-1.jpgmaxWidth385-1

OreSat0 在安装到卡片之前的 3D 打印电池组,使用 Windform LX 3.0 打印。

该团队专门从用于粉末床熔合 (SLS) 的 Windform Top-Line 复合材料系列中选择了 Windform LX 3.0。它使 PSAS 团队能够在其关键子系统上使用 3D 打印流程,包括三频十字转门天线的部署器。该天线具有三个独立的天线(436.5 MHz 的 UHF、1.265 GHz 的 L 波段和 1.575 GHz 的 L1),每个天线有四个元件;所有 12 个元件都使用尼龙单丝线部署,并且只有一个熔化电阻器。根据该团队的说法,“除了 3D 打印的非导电工艺之外,我们无法获得三个带中四个元素的堆积密度。我们不知道任何其他卫星具有这种天线密度。”

使用 CRP 的 Windform LX 3.0,PSAS 成员还能够将他们的星体跟踪器传感器和镜头安装在一个小的子板上,使整个组件保持在一个 10 毫米高的卡片外形尺寸上。此外,复合材料有助于开发非常紧凑和坚固的电池组件

在集成到运载火箭之前,OreSat0 接受了三轴 14 克随机振动、-40 至 +80°C 热循环和真空循环测试。Windform 在所有测试中表现良好。

PSAS 成员说:“使用纳米卫星意味着所有系统的体积都非常有限,因此发展和最大限度地利用我们的空间的能力非常有益。” “我们在一个狭小的空间里装了很多东西,当我们可以使用 3D 打印部件时,我们可以计划使用几乎每一立方毫米。Windform LX 3.0 改变了我们的游戏规则:它使我们能够使用 3D 打印进行创新、快速迭代并最大限度地减少子系统的体积和质量,同时在其最终环境:太空中发挥全部功能!”

OreSat0.5 准备于 2023 年 10 月发射,OreSat1 计划于 2024 年初在国际空间站 (ISS) 外部署。

波特兰州立大学卫星团队:一个由电气工程师、机械工程师、计算机科学、数学专业和商科学生组成的跨学科团队。

OreSat 巴士项目

PSAS 提供开源 OreSat 总线,作为廉价的“DIY”平台提供,用于设计和构建 1U 到 3U CubeSat。目标是通过实践跨学科工程项目培养更好的学生。PSAS 目前正在进行三项卫星任务。

“OreSat 是我们为教育团队设计的完全开源、模块化和可重复使用的 CubeSat 系统,”一位 PSAS 成员解释道。“OreSat 使用卡笼系统,允许卡在从 1U 到 3U CubeSat 的不同任务中重复使用。卡片包括您在 CubeSat 上期望的一切:带多波段无线电的机载计算机、电池组、星跟踪器、GPS 接收器以及姿态确定和控制系统 [ADCS] 的开端。太阳能模块与可展开的全向天线一起安装在铝制框架的外侧。”

一切都是由跨学科的学生团队设计、建造和测试的。机械工程师负责结构、热学和 CAD;电气工程师设计由 PCB 制成的卡(标准的两层和四层板);计算机科学专业的学生对运行 CubeSat 的 Linux 机器和微控制器进行编程。

“世界上很少有开源卫星,而我们的卫星可能是功能最齐全的,”PSAS 成员补充道。“我们目前正在与其他四所大学合作,他们正在根据我们的项目建造卫星和地面站。”

0 条回复 A文章作者 M管理员
    暂无讨论,说说你的看法吧
个人中心
购物车
优惠劵
有新私信 私信列表
搜索