Componente impresso em 3D para a remoção de detritos espaciais

• O que era necessário: dois motores de passo NEMA 11, porcas impressas em 3D no tribofilamento iglidur J260, película deslizante tribo-tape iglidur V400
• Método de fabrico: Extrusão de filamento (FDM)
• Requisitos: Resistência à temperatura e pressão das peças, leves e duráveis, mecanismo de ejeção fiável
• Material: iglidur J260
• Indústria: Aeroespacial e aviação
• Sucesso através da colaboração:os motores de passo, o fuso e a película deslizante, garantem uma ejeção fiável 

Visão geral da aplicação:
Para recolher detritos espaciais com sucesso, primeiro os dados dos testes sobre a movimentação de peças no espaço devem ser recolhidos. Para tal, uma equipa de seis estudantes da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen desenvolveu um módulo que utiliza sensores e câmaras para registar o movimento e a posição dos objetos no espaço, utilizando um corpo de teste ejetável. Dois acionamentos por fuso foram utilizados em paralelo para o mecanismo de ejeção. Os acionamentos por fuso foram expostos a cargas extremas, tais como temperaturas de +200°C devido ao atrito do ar, e tiveram de funcionar de forma fiável. Foi aqui que os componentes da igus começaram a ser utilizados: Cada um dos acionamentos por fuso drylin era acionado por um motor de passo NEMA 11. O suporte para o corpo de teste, foi fixo a uma porca impressa em 3D feita no tribofilamento iglidur J260-PF. Foi utilizada a película deslizante para assegurar que o corpo de teste escorregasse para fora do suporte e se afasta-se do foguete.
 

O módulo do foguete por dentro: Os acionamentos lineares empurram o corpo de teste para fora sobre a aba.

Problema

No projeto UB-Space, seis estudantes trabalharam novamente no problema da "recolha" de destroços espaciais e da sua eliminação. Para implementar este projeto, contudo, a equipa liderada por Maren Hülsmann precisava de dados de teste suficientes relativos ao movimento de objetos no espaço. Para tal, queriam deixar cair um objeto em forma de cubo na termosfera e observá-lo com câmaras e sensores para poderem recolherem os dados reais que necessitavam. A equipa precisava de materiais fiáveis para os componentes do mecanismo de ejeção que lançaria o objeto do foguetão. Tinha de cumprir os requisitos especiais de espaço, tais como espaço de instalação e peso limitados, bem como o consumo de energia e uma boa resistência à pressão e temperatura.

Solução

Com os materiais otimizados da igus para aplicações deslizantes, a equipa rapidamente encontrou componentes adequados para o mecanismo de ejeção planeado. Consistia em dois motores de passo NEMA 11, cada um dos quais conectado por um acoplamento a um fuso. A estrutura foi fixada à parede do foguetão através de uma porca impressa em 3D feita de iglidur J260-PF. A superfície deslizante do mecanismo de ejeção foi revestida com uma película deslizante tribo-tape iglidur V400, para que o objeto de teste pudesse ser ejetado sem atrito.
 
 

Proteção do ambiente espacial

Não é só na terra que existe um grande problema de resíduos. Com mais de 1000 satélites em órbita, após décadas de viagens espaciais há também todo bastante lixo no espaço. Existem agora mais de 30000 objetos na órbita da Terra que podem ser muito perigosos para os satélites ativos. Estes podem atingir velocidades até 25.000 km/h e assim libertar elevadas energias destrutivas em caso de colisão. O objetivo do projeto UB-Space é recolher os resíduos no espaço e eliminá-los adequadamente. A equipa interdisciplinar de seis membros, composta por estudantes da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen, estabeleceu a tarefa de analisar o movimento destes chamados "objetos não cooperantes" no espaço, de forma a permitir uma campanha adequada de recolha de resíduos.froma Como tal, um objeto de ensaio instalado num módulo de foguete é libertado na termosfera. A posição e movimento da chamada "Unidade de Queda Livre" (FFU) é precisamente registada por sensores e um sistema de câmara após a ejeção, criando assim uma verdadeira base de cálculo para a equipa.

O foguete com o módulo lançado para o espaço a 15 de Março de 2017

Os componentes da igus provam a sua qualidade no espaço

Para o poder ejetar de forma fiável na altura certa, a equipa UB-Space desenvolveu um mecanismo especial para o módulo do foguete. Contudo, a utilização da mecânica no espaço é muito diferente das operações normais na terra. Segundo o estudante de engenharia naval Oliver Dorn, o consumo de energia, bem como o peso e o espaço de instalação são limitados. Além disso, o atrito do ar resulta em temperaturas até +200°C. Após vários testes, a equipa decidiu-se por um sistema de acionamento constituído por dois fusos utilizados em paralelo para estender a unidade em que se encontra a FFU. A abertura para a unidade é um flap que se solta antecipadamente. Os fusos em aço inoxidável da gama drylin da igus são acionados por um motor de passo NEMA 11. Ao fazê-lo, percorrem uma distância de 150 milímetros a um binário elevado e a uma velocidade baixa de 3 cm/s. O lado oposto da estrutura está ligado à parede do foguetão com uma porca impressa em 3D em iglidur J260-PF. Para que a FFU possa ser ejetada o mais suavemente possível, o veio de ejeção é forrado com a película deslizante autolubrificada tribo-tape iglidur V400. Os materiais da igus são ideais para tal utilização, uma vez que as suas ótimas propriedades de deslizamento asseguram uma ejeção sem inclinação e com eficiência energética. São também resistentes à pressão e à temperatura e têm um peso baixo, o que foi crucial para os requisitos especiais de construção.

(A partir da esquerda) consultor técnico comercial da igus Florian Schindler, Amina Zaghdane, Maren Hülsmann e Lars Flemnitz

Impressão 3D para pequenos e grandes projetos

Para além do tribofilamento iglidur J260-PF utilizado, a igus oferece outros filamentos para impressão 3D. Como o nome sugere, os filamentos são tribologicamente otimizados e adequados para qualquer aplicação onde o atrito e o desgaste se pretendam baixos. Especialmente em tais aplicações, os clientes beneficiam de uma longa duração de vida e resistência à temperatura até 180°C. O processo de impressão permite produzir geometrias complexas numa só operação. O processo aditivo é particularmente adequado em peças especiais para protótipos ou pequenas séries. Os custos de produção são mais baixos e, portanto, não há quantidade mínima de encomenda. 
 

Tribofilamento® iglidur J260-PF