AnalySwift und die University of Central Florida arbeiten mit der NASA zusammen, um dünnschichtige Verbundwerkstoffe zu entwickeln

Analyswift (West Jordan, Utah, USA), ein der Purdue University angeschlossenes Softwareunternehmen, das in Zusammenarbeit mit der University of Southern Florida als primärer Forschungseinrichtung effiziente High-Fidelity-Modellierungssoftware für Verbundwerkstoffe anbietet, hat einen NASA Small Business Technology Transfer erhalten Vertrag zur Verbesserung des Designs von Verbundwerkstoffen, einschließlich dünnschichtiger Verbundwerkstoffe, wie sie für Raumfahrzeug- und NASA-Missionen benötigt werden.

Dünnschichtverbundwerkstoffe, benannt nach ihrer gehärteten Schichtdicke von weniger als 0,0025 Zoll, werden aus gewebten Fasermaterialien wie Kohlefasern, Graphen und anderen Polymeren hergestellt. Die Stärke kommt von leichten Krümmungen entlang der Kanten der Lage, die es ihnen ermöglichen, das Gewicht zu tragen, anstatt sich nach hinten zu biegen. Diese Eigenschaft macht sie Berichten zufolge stark genug, um Satellitennutzlasten wie Sonnensegel für die solarbetriebene Raumfahrt zu tragen oder als Stützen für große Raumfahrzeuge zu dienen. Darüber hinaus können dünnschichtige Verbundstrukturen aufgerollt, verdichtet und für lange Zeiträume bis zum Einsatz gelagert werden.

„Dünnschichtige Verbundwerkstoffe bieten erhebliche Leistungssteigerungen gegenüber herkömmlichen metallischen Materialien für den Bau einsatzfähiger Raumfahrzeugstrukturen“, sagt Kawai Kwok, Assistenzprofessor am Department of Mechanical and Aerospace Engineering der UCF, der die Forschung leitet. „Die extreme Dünne und die hohe Bruchdehnungsgrenze von Dünnschicht-Verbundwerkstoffen führt zu Faltkrümmungen, die die derzeitige Belastbarkeit bei weitem übersteigen. Sie sind sowohl volumen- als auch masseneffizient und können mit leicht verfügbaren Materialien und kommerziellen Verfahren kostengünstig hergestellt werden.“

Kwok und sein Structures and Materials Design Lab verwenden experimentelle und computergestützte Methoden, die sie entwickelt haben, um die Leistung von dünnschichtigen Verbundwerkstoffen und Polymeren zu charakterisieren und zu modellieren, die für Weltraumumgebungen bei wiederholtem Gebrauch und langen, komprimierten Lagerzeiten entwickelt wurden.

Kwok sagt, dass die experimentellen Daten, Theorien und Begleitsoftware, die aus dieser Forschung entwickelt wurden, auf Ausleger, Segel, Paneele, Reflektoren und mehr für Satelliten sowie auf leichte Strukturen für Lander, Rover und Solaranlagen für NASA-Missionen und zukünftige Flugzeuge angewendet werden könnten mit kompakten und vertikalen Startfunktionen.

AnalySwift hat sich aufgrund der umfangreichen Erfahrung von Kwok in der Erforschung von dünnschichtigen Verbundwerkstoffen, unter anderem für die NASA, für die Zusammenarbeit mit UCF entschieden, sagt Allan Wood, Präsident und CEO von AnalySwift. „Professor Kawai Kwok hat bei diesem Problem mit der NASA zusammengearbeitet, und AnalySwift freut sich, mit UCF als Forschungseinrichtung bei diesem Projekt zusammenzuarbeiten“, sagt Wood.

AnalySwift und UCF arbeiten außerdem mit der Purdue University (West Lafayette, Ind., USA) zusammen, die unter der Leitung von Wenbin Yu, Professor an der Purdue School of Luft- und Raumfahrt.

„Es gibt derzeit keine validierten und zuverlässigen Charakterisierungs- und Modellierungsmethoden und -werkzeuge für diese Art von Arbeit, die solche extremen Bedingungen und vergangene Belastungsgeschichten berücksichtigt“, sagt Yu. „Ohne zuverlässige Vorhersage- und Charakterisierungsfähigkeiten sind häufig zusätzliche Tests erforderlich, um Unsicherheiten bei der Leistung des endgültigen Designs zu umgehen, was folglich die Entwicklung und Bereitstellung der Technologie verlangsamt.“

Für weitere Informationen kontaktieren Sie Robert H. Wells, Büro für Forschung,
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