Interfacering i komposit

Transkript

1 Interfacering i komposit Stockholm, November, /3/08

2 Interfacering i komposit Rymdindustrin ställer allt högre krav på att kunna öka maximal nyttolast på de olika system som skjuts upp i rymden. Ett sätt att möta kravet på minskad vikt är att ersätta hela eller delar av den befintliga lastbärande metallstrukturen med ett kompositmaterial. Detta innebär i praktiken att ersätta aluminium med kolfiberarmerad plast med bibehållande av vissa kritiska egenskaper. Detta är en fortsättning på tidigare NRFP (Komet 1 och Komet 2). 2 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

3 Var sitter satellitseparationssystemet? 3 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

4 CFRP-ring (patent pending) 4 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

5 Dimensionering och beräkning Lastfall: Steg 1 - Bandspänning. Steg 2 - Yttre laster (accelerationer på S/C CoG). 5 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

6 Dimensionering och beräkning - FEM Studier- Enkelt 2D till 3D-icke linjär med kontakt 2D-beräkningar Kandidatuppsats LiU Tangential Stress[MPa] vs Cone Angle[deg] Parameterstudie av tänkbara geometrier för en _ kona. Detaljerad modell med kontakter. 3D materialegenskaper. 6 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

7 Dimensionering och beräkning Slutsats: Konan kommer troligen att spricka i tangentiell led pga. att ring-spänningar uppkommer i knät oavsett upplägg/geometrin. Slutsats: Koniskt geometri plus icke-injär bandpänningsfas Plana prov är varken representativa eller värdefulla. Därför avvek projektet från originalplanen. 7 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

8 Dimensionering och beräkning - Alternativa lösningar på ringlast -problemet Litteraturstudie på ut-ur-planet förstärkningar ingen tillräckligt bra metod finns! Beräkning med 3D-vävd fiberförform egenskaper Stor potential För låg TRL i dagsläget Inför Geometriändringar Radie mellan kona och cylinder. Optimeringsstudie för att utforska design rymden Minimera vikt, behålla prestanda Troligt Lösning! 8 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

9 Dimensionering och beräkning - Slutsatser Adapterring-system har ett mycket mer komplicerat lastfall än vad vi initialt trodde. Ringlaster är största problemet och kan enbart byggas bort med i sammanhanget stora geometriändringar. Det finns stor potential med denna technologi med den kräver en visst förnyelse i designen av övriga komponenter (i.e. konan). 9 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

10 Linköpings universitets del i projektet Utveckla produktionskonceptet Analysera möjlighet till off-the-shelf lösningar Bygga en demonstrator 60 mm 1,2 m 10 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

11 Produktionskoncept Fixture Adhesive dispensing unit Indexing table Standard robot Cleaning station 11 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

12 Utmaningar Hantering, manipulering Gripdon Rengöring & ytbehandling Fixturering Limapplicering 12 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

13 Limapplicering Off-the-shelf hårdvara Utveckla metoden Appliceringsstrategi Mönster 13 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

14 Demonstrator 14 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

15 Slutsats Hantering, manipulering Gripdon Rengöring & ytbehandling Fixturering Limapplicering off-the-shelf hårdvara utveckla metod off-the-shelf off-the-shelf off-the-shelf? utveckla hårdvara 15 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

16 Akademisk nytta Baserat på en industriell utmaning, industriell tillämpning: Utveckla automatiserad tillverkning för lågvolymstillverkning med höga kvalitetskrav. Utveckla flexibel automation baserad på en hög grad av standardlösningar. Ökad erfarenhet av demonstratorutveckling Vidareutveckla demonstratorcentrerad forskningsmetodik. Vidareutveckla ingenjörsutbildningar genom samverkan med kompositföretag. Utvecklade relationen mellan Swerea SICOMP och Linköpings Universitet vilket underlättar för framtida samarbeta. Studier av en icke-konventionell tillämpning av CFRP ökar kunskapsnivån för både Swerea SICOMP och RUAG Space. 16 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

17 Industriell nytta Dimensionering Ökad förståelse av ett komplext belastningstillstånd och dess inverkan på en kolfiberkonstruktion Introduktion till ny teknik i form av 3D-förstärkta kompositer. Automation Lärdommar kring automation för en tillämpning med låg produktionsvolym där hög precision krävs. Implementering av automation i ett tidigare helt manuellt produktionssystem. Möjlighet till närmare samverkan kring examensarbeten och forskning inom produktionsteknik. 17 NRFP-2 Interfacering i kolfiber

18 Frågor. 18 NRFP-2 Interfacering i kolfiber