NASA werkt met AnalySwift en Universiteit van Zuid-Florida aan dunne-laag composieten

AnalySwift (West Jordan, Utah, VS), een Purdue University-geaffilieerd softwarebedrijf dat efficiënte high-fidelity modelleringsoftware voor composieten levert, in samenwerking met de Universiteit van Zuid-Florida als primaire onderzoeksinstelling, heeft een NASA Small Business Technology Transfer-contract ontvangen om het ontwerp van composieten te verbeteren, inclusief dunne-laag composieten, zoals die nodig zijn voor ruimtevaartuigen en NASA-missies.

Dunne-laag composieten, genaamd naar hun verhardde laagdiktes van minder dan 0,0025 inch, worden gemaakt van geweven vezelmaterialen zoals koolstofvezel, grafeen en andere polymeren. Kracht komt van lichte kromming langs de randen van de laag die hen in staat stellen gewicht te dragen in plaats van achteruit te buigen. Dit kenmerk maakt ze reportedly sterk genoeg om satelliet-payloads te ondersteunen, zoals zonnzeilen voor zonne-energie-aangedreven ruimtereizen, of te dienen als ondersteuningen voor grote ruimtevaartuigen. Verder kunnen dunne-laag composietstructures opgerold, gecompacteerd en langdurig opgeslagen worden tot implementatie nodig is.

“Dunne-laag composieten bieden significante prestatiewinst over traditionele metalen materialen voor het bouwen van uitklapbare ruimtestructuren,” zegt Kawai Kwok, assistent-professor in UCF's Department of Mechanical and Aerospace Engineering die het onderzoek leidt. “De extreme dunheid en de hoge faalrekgrens van dunne-laag composieten resulteert in vouwkrommingen die ver boven de huidige capaciteit uitstijgen. Ze zijn zowel volume- als massa-efficiënt en kunnen tegen lage kosten geproduceerd worden met gemakkelijk beschikbare materialen en commerciële processen.”

Kwok en zijn Structures and Materials Design Lab zullen experimentele en computationele methodologieën die ze hebben ontwikkeld gebruiken om de prestaties van dunne-laag composieten en polymeren ontworpen voor ruimte-omgevingen onder herhaald gebruik en lange, gecomprimeerde opslagperioden te karakteriseren en modelleren.

Kwok zegt dat de experimentele data, theorieën en bijbehorende software die uit dit onderzoek voortkomen, toegepast kunnen worden op booms, zeilen, panelen, reflectoren en meer voor satellieten, alsook op lichte structuren voor landers, rovers en zonnepanelen voor NASA-missies, en toekomstige vliegtuigen met compacte en verticale lancermogelijkheden.

AnalySwift koos ervoor om met UCF te werken vanwege Kwok's uitgebreide ervaring met het onderzoeken van dunne-laag composietmaterialen, inclusief voor NASA, zegt Allan Wood, president en CEO van AnalySwift. “Professor Kawai Kwok heeft samengewerkt met NASA aan dit probleem, en AnalySwift is verheugd om met UCF als onderzoeksinstelling op dit project te partneren,” zegt Wood.

AnalySwift en UCF partneren ook met Purdue University (West Lafayette, Ind., VS), wat leidend zal zijn in onderzoekscode-ontwikkeling, alsook simulaties uitvoeren die nodig zijn voor modelverificatie en -validatie onder leiding van Wenbin Yu, professor in Purdue's School of Aeronautics and Astronautics.

“Er zijn momenteel geen gevalideerde en betrouwbare karakteriserings- en modelleringsmethoden en -tools voor dit type werk dat dergelijke extreme condities en eerdere belastinggeschiedenissen overweegt,” zegt Yu. “Zonder betrouwbare voorspellings- en karakteriseringscapaciteiten zijn vaak extra tests nodig om onzekerheden in de prestaties van het eindontwerp te omzeilen, wat de technologieontwikkeling en -levering vertraagt.”

Voor meer informatie, neem contact op met Robert H. Wells, Office of Research, robert.wells@ucf.edu