Dissertação

Design optimization for Additive Manufacturing of a 1U CubeSat’s Mechanical System APPROVED

A fabricação aditiva (FA) é um processo de manufatura emergente que está a transformar a indústria aeroespacial, criando componentes mais leves e mais complexos, que são difíceis ou impossíveis de fabricar através de métodos tradicionais. O desenvolvimento de ferramentas de otimização de design que estimam a distribuição ideal de material para um determinado problema, como a otimização topológica, promoveu a produção de peças por FA. A combinação da FA com a otimização topológica é benéfica para a indústria aeroespacial, pois apresenta uma oportunidade para redução de peso e custo, além de aproveitar ao máximo as duas tecnologias. O objetivo desta dissertação de mestrado é desenvolver e otimizar um subsistema mecânico do CubeSat para posterior produção por FA. Neste trabalho, foi desenvolvido um subsistema que garante a integridade estrutural do CubeSat durante lançamento. O procedimento adotado para o design do CubeSat começou com a determinação dos requisitos do projeto, baseado nas especificações de design do CubeSat, no contentor P-POD e no lançador Vega. A estrutura foi otimizada e uma análise de elementos finitos foi realizada para verificar se o CubeSat consegue sustentar as cargas aplicadas durante o lançamento. Após a produção do componente, foram realizados ensaios experimentais para validar o projeto e a análise computacional. A estrutura otimizada apresenta uma considerável redução de peso, bem como uma diminuição no número de componentes. Os ensaios experimentais revelaram uma pequena alteração nas propriedades mecânicas, mas uma análise de tensão estática comprovou que esta discrepância não trazia consequências para a integridade do CubeSat.
CubeSat, Fabricação Aditiva, Otimização Topológica, Método dos Elementos Finitos, Indústria Aeroespacial.
Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

Manuel Pedro Casal Martins de Oliveira

CEIIA

Engenheiro

ORIENTADOR

Joana Serra da Luz Mendonça

Departamento de Engenharia e Gestão (DEG)

Professor Auxiliar