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Componente de impressão 3D para a remoção de detritos espaciais "não cooperativos"

  • O que era necessário: dois motores passo-a-passo NEMA11, porcas impressas 3D feitas de iglidur J260 tribofilamento, fita tribo-tape plástica feito de iglidur V400
  • Método de fabricação: extrusão de filamentos (FDM)
  • Requisitos: temperatura do componente e resistência à pressão; design durável e leve; mecanismo de ejeção confiável
  • Material: iglidur J260
  • Indústria: aeroespacial e aviação
  • Sucesso através da colaboração: motores de passo, fuso de avanço e bucha de plástico garantem uma ejeção confiável
Resumo da aplicação:
para coletar com sucesso os detritos espaciais, os dados de teste da peça devem primeiro ser coletados sobre o movimento do espaço. Para fazer isso, uma equipe de seis alunos da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen desenvolveu um módulo de foguete que usa sensores e câmeras para registrar o movimento e a posição de objetos no espaço usando um corpo de teste ejetado. Dois fusos foram usados em paralelo para o mecanismo de ejeção. Os acionadores de fusos foram expostos a cargas extremas, como temperaturas de+200° C devido ao atrito do ar, e tiveram que funcionar de forma confiável. É aqui que os componentes igus entraram em ação: Os fusos de avanço drylin eram acionadas por um motor de passo NEMA11. O suporte para o corpo de teste foi fixado a uma porca de fuso de avanço impressa em 3D feita do tribofilamento iglidur J260-PF. Uma bucha de plástico foi usada para garantir que o corpo de teste deslize para fora do suporte e se afaste do foguete.
 
Visão geral dos motores de passo drylin® E
O módulo de foguete por dentro: Os acionamentos lineares empurram o corpo de teste para fora sobre a aba. O módulo de foguete por dentro: Os acionamentos lineares empurram o corpo de teste para fora sobre a aba.

Problema

No projeto UB-Space, seis alunos trabalharam no problema de "coletar" detritos espaciais novamente e descartá-los. Para implementar este projeto, no entanto, a equipe liderada por Maren Hülsmann precisava de dados de teste suficientes sobre o movimento de objetos no espaço. Para fazer isso, eles queriam soltar um corpo de teste em forma de cubo na termosfera e observá-lo com câmeras e sensores para coletar os dados reais de que precisavam lá. A equipe precisava de materiais confiáveis para os componentes do mecanismo de ejeção que derrubariam o objeto do foguete. Ele tinha que atender aos requisitos especiais de espaço, como espaço e peso de instalação limitados, assim como consumo de energia e boa resistência à pressão e temperatura.

Solução

Com os materiais da igus otimizados para aplicações deslizantes, a equipe rapidamente encontrou componentes adequados para o mecanismo de ejeção planejado. Isso consistiu em dois motores de 11 etapas NEMA, cada um deles conectado por um acoplamento a um fuso de avanço. Esta estrutura foi montada na parede do foguete com uma porca impressa em 3D feita de iglidur J260-PF. A superfície em execução da calha de ejeção foi forrada com fita tripla feita de iglidur V400, para que o objeto de teste pudesse ser ejetado sem atrito.
 
 
Mais sobre iglidur J260-PF

Proteção do ambiente espacial

Não é só na terra que existe um grande problema de resíduos. Com mais de 1.000 satélites orbitando o planeta azul, depois de décadas de viagens espaciais, também há muito lixo no espaço. Agora existem mais de 30.000 objetos na órbita terrestre que podem ser muito perigosos para satélites ativos. Esses objetos podem atingir velocidades de até 25.000 km/h e, assim, liberar altas energias destrutivas em caso de colisão. O objetivo do projeto UB-Space é coletar o lixo no espaço e descartá-lo adequadamente. A equipe interdisciplinar de seis membros, composta por alunos da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen, se propôs a analisar o movimento desses chamados "objetos não cooperativos" no espaço, a fim de permitir uma campanha de coleta de lixo apropriada. Para este propósito, um corpo de teste instalado em um módulo de foguete é liberado na termosfera. A posição e o movimento da chamada Unidade de "Queda Livre" (FFU) são registrados com precisão por sensores e um sistema de câmera após a ejeção, criando assim uma base real de cálculo para a equipe.
O foguete com o módulo lançado ao espaço em 15 de março de 2017 O foguete com o módulo lançado ao espaço em 15 de março de 2017

Componentes igus provam-se no espaço

Para poder ejetá-lo de forma confiável no momento certo, a equipe UB-Space desenvolveu um mecanismo especial para o módulo de foguete. No entanto, o uso da mecânica no espaço é muito diferente das operações comuns na Terra. De acordo com o estudante de engenharia naval Oliver Dorn, o consumo de energia, assim como o peso e o espaço de instalação são limitados. Além disso, o atrito de ar resulta em temperaturas de até +200°C. Após vários testes, a equipe decidiu por um sistema de acionamento composto por dois fusos usados em paralelo para estender a unidade na qual o FFU está localizado. A abertura da unidade é uma aba que é arrancada de antemão. Os fusos de aço inoxidável da linha igus drylin são acionados por um motor de passo NEMA 11. Ao fazer isso, eles cobrem uma distância de 150 milímetros a um alto torque e baixa velocidade de 3 cm/s. O lado oposto da estrutura é fixado à parede do foguete com uma porca impressa em 3D feita de iglidur J260-PF. Para que a FFU possa ser ejetada da forma mais suave possível, a haste de ejeção está alinhada com a fita plástica tribo-tape feita de iglidur V400. Os materiais da igus são ideais para tal uso, pois suas propriedades de deslizamento ideais garantem uma ejeção sem inclinação e com eficiência energética. Eles também são resistentes à pressão e temperatura e têm um baixo peso, o que foi crucial para os requisitos especiais de construção.
(Da esquerda) consultor de vendas da igus Florian Schindler, Amina Zaghdane, Maren Hülsmann e Lars Flemnitz (Da esquerda) consultor de vendas da igus Florian Schindler, Amina Zaghdane, Maren Hülsmann e Lars Flemnitz

Impressão 3D para projetos pequenos e grandes

Além do tribofilamento iglidur J260-PF usado, a igus oferece outros filamentos para impressão 3D. Como o nome sugere, os filamentos são tribologicamente otimizados e adequados para qualquer aplicação em que atrito e desgaste sejam uma preocupação. É exatamente nessas aplicações que os clientes se beneficiam de uma longa vida útil e resistência à temperatura de até 180°C. O processo de impressão permite que geometrias complicadas sejam produzidas em uma única operação. O processo aditivo é particularmente adequado para peças especiais para protótipos ou pequenos volumes. Os custos de produção são mais baixos e, portanto, não há quantidade mínima. 
 
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iglidur J260-PF tribofilamento iglidur J260-PF tribofilamento

Outros exemplos de aplicação para componentes impressos em 3D podem ser encontrados aqui:

Todos os aplicativos do cliente em um piscar de olhos

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Marcelo Fialkowski

Especialista em Mancais, Impressão 3D, Engrenagens, Materiais para usinagem e Rolamentos

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