Soporte de antena para el satélite Sentinel de RUAG: certificado para su despliegue en el espacio exterior.

Según los informes del Centro Alemán para el Sector Aeroespacial (DLR) de 2016, los costos de la misión de exploración espacial por kilogramo de carga útil transportada ascienden a más de 20,000 euros. Cada gramo ahorrado reduce los costos totales de lanzamiento, ya que el sistema requiere menos combustible para el ascenso. Como resultado, los ingenieros aeroespaciales necesitan depilar cada gramo posible de cada componente, ya que el exceso de peso se acumula rápidamente. En este caso, el grupo suizo RUAG necesitaba un soporte de antena con un diseño óptimo.

Sin embargo, la optimización del peso por sí sola no es suficiente. Durante el lanzamiento de un cohete, los componentes se agitan y el nivel de vibración es considerable. Además, las enormes velocidades de varios miles de kilómetros por hora, sin mencionar las altas fuerzas G, significan que el vuelo no será tan suave como cabría esperar en un avión de pasajeros. La estabilidad y la rigidez forman un segundo elemento esencial en cualquier hoja de especificaciones. Desafortunadamente, este requisito generalmente se opone diametralmente a la necesidad de un diseño liviano.

Los ingenieros emplean estructuras complejas para identificar un compromiso de nivel viable entre forma y peso. El equipo de RUAG buscó la combinación óptima de resistencia y peso para la estructura de su soporte de antena, ya que los métodos de fabricación convencionales se habían agotado. Afortunadamente, la manufactura aditiva proporcionó la posibilidad perfecta de lograr la libertad de diseño necesaria.

Las pruebas de componentes representaron un desafío particular, sobre todo debido a la vibración mencionada anteriormente. En el espacio exterior, la fiabilidad cuenta, ya que las reparaciones generalmente no son posibles. Esto también explica por qué la autorización de dichos componentes es un proceso tan prolongado y complejo. Cada certificación representa un galardón para los ingenieros que lo han logrado.

Las pruebas fundamentales de idoneidad y rigidez formaron el punto de partida del diseño del soporte de antena. El siguiente paso consistió en la selección de material, definición de procesos y pruebas básicas iniciales con respecto a las características del material. Las estructuras de prueba iniciales se construyeron para servir como punto de partida para la optimización topológica del componente. RUAG finalmente pudo lograr la forma, teóricamente, perfecta para el soporte de la antena, a través de una combinación de trabajo intensivo con un sistema CAD y FEM de Altair y la guía de EOS sobre diseño y construcción utilizando fabricación aditiva.

El soporte de antena de aproximadamente 40 cm de largo fue producido por citim GmbH de Barleben en Alemania utilizando la EOS M400. Con un volumen de construcción de 400 x 400 x 400 mm, fue posible producir dos antenas, 30 piezas de prueba de tracción y varios artículos de prueba en una sola orden de construcción. El tiempo de construcción fue de aproximadamente 80 horas. El conjunto de parámetros utilizado fue para un espesor de capa de 60 micrómetros, optimizado para la calidad de la superficie y la productividad.

La aleación de aluminio utilizada, EOS Aluminio  AlSi10Mg, se caracteriza por su alta resistencia y gran resistencia al estrés dinámico, lo que hace que el material sea perfectamente adecuado para su uso con componentes de alto estrés. Se llevaron a cabo pruebas exhaustivas para demostrar las características requeridas: en el sector aeroespacial, estas representan hasta el 80% del alcance total de un proyecto.

El uso de la manufactura aditiva condujo a una reducción significativa en el peso del componente final:  desde 1.6 kg hasta 940 gr. , lo que representa un ahorro de más del 40%. En este caso, el uso de esta tecnología innovadora logró una combinación poco probable: características mejoradas de los componentes y menores costos del sistema.

Fuente: https://www.eos.info/