Design and virtual validation of the FSS Support made by Additive Manufacturing technique for space satellite platform applications

Progetto, ottimizzazione, topologia e validazione con analisi FEM di una struttura terziaria di veicolo spaziale. Il lavoro di tesi sviluppato durante il periodo di tirocinio in Thales Alenia Space è incentrato sulla valutazione tecnologica della tecniche di Additive Manufacturing per una struttura terziaria destinata ai satelliti di una costellazione per scopi civili e militari. Al termine di una fase iniziale di studio preliminare del componente, il design è stato adeguato alle varie specifiche di progetto. Per ultimo, la lettura dei risultati ottenuti dalle analisi agli elementi finiti ha permesso di validare il componente secondo gli standard richiesti. Il componente sviluppato è un supporto per strumenti ottici installati su una piastra meccanicamente collegata al bracket stampato. La piastra che viene installata sul supporto è frutto di un lavoro di ottimizzazione precedente, di conseguenza, non è singolarmente oggetto del presente lavoro ma viene valutato solo il comportamento globale dell’intero assembly. Il precedente supporto attualmente installato si compone di quattro pannelli sandwich meccanicamente collegati tra loro da cleat, rivetti e bulloni. Scopo ultimo di questo lavoro è dimostrare come il corretto utilizzo delle tecniche di manifattura additiva possa aiutare i progettisti nel ridurre il numero di componenti e di giunzioni necessarie alla realizzazione di un componente complesso come quelli di comune utilizzo in campo aerospaziale. Inoltre, i risparmi di tempo sono relativi non solo alla fase di progettazione, ma anche a quella di messa in tavola e di preparazione dei documenti necessari al reparto produzione al fine di realizzare correttamente il supporto. Scopo della ricerca è la valutazione del software Altair Inspire come CAD per il design preliminare destinato ad un componente in lega di Alluminio realizzato tramite tecniche laser SLM. Il processo di stampa è attualmente esternalizzato da Thales Alenia Space ad un centro specializzato. Di conseguenza, numerosi sono stati gli interventi di confronto tra il team di progettazione e quello di stampa al fine di raggiungere le migliori performance sia a livello di comportamento strutturale che di ottimizzazione del processo di manifattura additiva. L’assembly del supporto si compone di un supporto, uno scudo antimeteoritico, una piastra di supporto, una piastra radiativa e i quattro Fine Sun Sensor. I requisiti di progetto imposti riguardano le dimensioni massime occupabili, gli angoli di puntamento dei sensori ottici e i punti di fissaggio del supporto ai pannelli del satellite. Inoltre, il requisito strutturale più stringente imposto al comportamento del componente riguarda la prima frequenza modale che l’intero assembly possiede. Il rispetto di questo requisito è di fondamentale importanza nelle fasi di lancio quando il satellite è riposto nella cargo-bay del lanciatore. L’accoppiamento del comportamento dinamico tra i due corpi produrrebbe vibrazioni di ampiezza crescente sicuramente pericolose per la sicurezza strutturale. Per valutare l’effetto delle modifiche al design sul comportamento strutturale del supporto stampato è richiesto un continuo confronto con i risultati delle analisi agli elementi finiti implementate in codice commerciale. Due analisi sono necessarie al fine di validare il componente: Linear Static e Modal Analysis. Inoltre, al termine delle fasi di produzione, il componente viene testato per verificare la corrispondenza tra il componente stampato e le previsioni numeriche.