Los instrumentos actuales de los satélites son muy sensibles a la contaminación. El objetivo de esta actividad es desarrollar un revestimiento de absorción molecular que pueda aplicarse cerca de superficies sensibles -por ejemplo, instrumentos ópticos- para mantener la contaminación a un nivel bajo.

Siguiendo el desarrollo durante SLPMC2, este proyecto “A3Lub2” AAC realizó con éxito la validación del nuevo material TS8591 por ENSINGER Sintimid (AT). A continuación, se fabricaron todos los cojinetes críticos necesarios para un gran reflector desplegable (LDR). AAC realizó pruebas exhaustivas con su nueva configuración “DYNAX”, que permite combinar precargas axiales y radiales, así como cambiarlas in situ. Concluyeron con el éxito de ser seleccionados para el LDR de la misión de observación de la Tierra “CIMR”.

El principal objetivo de este proyecto era desarrollar una unidad de accionamiento para el sector espacial que, gracias a su enfoque universal, pudiera utilizarse en numerosas aplicaciones. El objetivo era reducir los costes de los accionamientos espaciales y los plazos de entrega de los 10 meses actuales a menos de 3 meses. La parte de AAC consistió en la selección de los componentes tribológicos y el ensayo de la unidad de accionamiento.

El término “mecanismos conformes” se refiere a componentes a granel que pueden sustituir a componentes tribológicos como rodamientos o engranajes: a diferencia de un rodamiento o un engranaje, no necesitan lubricación. Las aleaciones con memoria de forma (SMA) permiten generar movimiento sin necesidad de utilizar un motor clásico. En el marco del proyecto 4Dprint de la ESA, RHP (AT) fabricó un mecanismo flexible (actuador giratorio) mediante impresión 3D. El rendimiento se probó bajo TVAC en AAC. Para ello, se adaptó el banco de pruebas de engranajes HADES para medir la rigidez, el par de salida y el ángulo de salida en TVAC.

En los últimos años, AAC ha desarrollado un novedoso sensor piezoeléctrico multifuncional híbrido y un concepto de monitorización para la monitorización del frente de flujo, el curado y el estado estructural de las piezas de composite fabricadas por infusión de resina, principalmente para aplicaciones aeronáuticas.
El objetivo principal de “LiMoCoSS” es utilizar la idea del concepto mencionado y desarrollar una tecnología de sensores y monitorización para estructuras de materiales compuestos relevantes para el espacio y técnicas de fabricación como el bobinado en húmedo para la monitorización en vivo de estructuras de materiales compuestos durante su fabricación, almacenamiento, transporte y uso.

El objetivo de esta actividad es desarrollar un modelo de evaporación para mecanismos de larga duración que incluya todos los factores más importantes de la misión que influyen en la pérdida total de masa de los lubricantes. Se crea una herramienta web para calcular el comportamiento de desgasificación con el fin de dar a los ingenieros espaciales la oportunidad de construir sus mecanismos de forma aún más precisa.

La ESA ha financiado un proyecto de un millón de euros dirigido por HPS, AAC y DLR para desarrollar películas multifuncionales de nueva generación para aplicaciones espaciales. Con el objetivo de mejorar la protección y el rendimiento de los satélites, el proyecto se centra en la creación de materiales avanzados con características como la resistencia al ATOX, la no reflectancia y la adaptabilidad para su uso en aislamiento térmico, sistemas de órbita y tecnologías de sigilo.

El uso de piezomotores lineales ofrece atractivas ventajas (como la excelente relación par/masa, la irreversibilidad y el posicionamiento estable en vacío). Los actuadores basados en la fricción no necesitarían energía durante los tiempos de retención. Dentro de un proyecto de la ESA, AAC se encargó de validar el coeficiente de fricción de forma representativa para el movimiento stick-slip de dichos motores piezoeléctricos. A raíz de los resultados poco prometedores, AAC pudo desarrollar, dentro de un proyecto FFG “Friction-to-Move”, un nuevo recubrimiento que ofrece una fricción media y estable en aire ambiente y alto vacío. 

El objetivo de este proyecto es desarrollar una metodología mejorada y simplificada para predecir la evaporación del lubricante a través de las juntas laberínticas que puedan utilizar los diseñadores de mecanismos espaciales. Esta predicción es fundamental para comprobar si hay una cantidad suficiente de lubricante en los cojinetes al final de su vida útil y, en segundo lugar, para estimar los riesgos potenciales de contaminación molecular de las superficies sensibles cercanas.

Para los rodamientos de bolas, se desarrollaron aceros de gran dureza para obtener una buena resistencia al desgaste y soportar elevadas tensiones de contacto, pero sin ser resistentes al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC). Sin embargo, la tendencia a una mayor eficacia y a la reducción de masa conduce a “soluciones integradas”, como la combinación de rodamiento con alojamiento, para las que aparecen tensiones de tracción en los anillos y surge el problema de la compatibilidad con la SCC. El proyecto validó un tratamiento térmico que permitía al acero Cronidur soportar el ensayo SCC a un nivel de tensión de 50% de Rp02 sin signos de corrosión ni fenómenos de agrietamiento por corrosión bajo tensión. Como Reductor Harmonic Drive ® se utilizó un Rodamiento Generador de Onda mecanizado en Cronidur y tratado térmicamente mediante AAC. Se realizó un test de vida en vacío térmico durante casi 6 meses (de +90°C a -40°C) mostrando que los anillos del rodamiento estaban en buenas condiciones.

Los anillos colectores son un componente común de los satélites y se utilizan para transferir señales eléctricas y energía eléctrica a un eje giratorio. En los últimos años se han llevado a cabo numerosas actividades de I+D en este campo y se ha descubierto que los tribómetros actuales están llegando a sus límites cuando se trata de probar anillos deslizantes. El objetivo del proyecto “LuST” es ampliar el método de ensayo existente a bajas temperaturas para verificar si los anillos colectores lubricados son viables no sólo a temperatura ambiente y alta temperatura, sino también a bajas temperaturas.

En 2019, un proyecto ASAP con financiación bilateral de Austria (FFG) y Alemania (DLR) pudo finalizar con éxito. Su objetivo era mejorar el par y la vida útil de los reductores Harmonic Drive ® (HD) con lubricación sólida. Junto con el fabricante Harmonic Drive SE (DE) y un proveedor austriaco de tratamientos térmicos (HMW), se realizó un esfuerzo razonable en la optimización del proceso de nitruración para los aceros PH utilizados en los engranajes espaciales. El principal problema era que los procesos de nitruración estándar provocan la formación de las denominadas “capas blancas”, que son muy frágiles en los aceros PH. El objetivo del nuevo proceso es evitar esas capas y mejorar la dureza de la subsuperficie para mejorar el soporte mecánico de la superficie sometida a esfuerzos tribológicos. Las pruebas finales de vida útil se realizaron en los nuevos reductores Harmonic Drive® nitrurados, que habían sido lubricados totalmente con estaño en los dientes. La vida útil pudo incrementarse desde menos de 4000 revoluciones hasta casi 15.000 revoluciones.

Un proyecto ASAP financiado bilateralmente por Austria (FFG) y Alemania (DLR) tiene como objetivo mejorar el par y la vida útil de los reductores Harmonic Drive ® (HD) con lubricación sólida. Junto con el fabricante Harmonic Drive SE (DE) y un proveedor austriaco de tratamientos térmicos se desarrolló un nuevo proceso de nitruración para aceros PH utilizados en reductores espaciales. El nuevo proceso tiene como objetivo evitar la fragilidad de la capa WE y sólo mejorar la dureza subsuperficial. En 2021 el proyecto ESA-MREP “Mecanismos que trabajan a bajas temperaturas” un reductor Harmonic Drive ® fue equipado con nuevas piezas nitruradas. Las pruebas de vida de más de 63.000 revoluciones de salida bajo ciclos térmicos permanentes entre -80°C y -5°C fueron exitosas con una alta eficiencia.

Los vidrios metálicos a granel (BMG) siguen siendo un tipo de material exótico. De hecho, son aleaciones metálicas enfriadas rápidamente. El enfriamiento rápido “congela” el estado amorfo del líquido y dificulta la cristalización. AAC, subcontratada por RHP, colaboró en la caracterización del material y los ensayos de aplicación en muelles y mecanismos de sujeción y liberación (HDRM). El BMG en contacto consigo mismo mostró una adherencia sorprendentemente baja en las pruebas de rozamiento realizadas en condiciones de lanzamiento. Por lo tanto, los vidrios metálicos a granel pueden convertirse en una nueva opción interesante para los HDRM.

Para no depender de proveedores de fuera de la UE, ENSINGER SINTIMID (AT) ha desarrollado un nuevo material basado en PTFE con la ayuda de AAC. Su uso específico como jaula en rodamientos de bolas permite que el lubricante sea transferido por las bolas desde la jaula a las pistas. Los rodamientos que sólo pueden equiparse con una jaula fabricada con el nuevo material a base de PTFE, demostraron en pruebas de rodamientos de bolas de larga duración un bajo par de torsión.

En el marco del proyecto “Magnetic Brake” de la ESA, un consorcio austriaco diseñó, construyó y probó un sistema de frenado que puede acoplarse a un motor y aumentar su par de retención. Este dispositivo, el freno magnético, no requiere contacto, no se desgasta y ayuda a reducir el consumo de energía de los satélites. La misión de AAC consistía en probar el freno magnético en condiciones espaciales (alto vacío, frío y calor) y verificar su rendimiento previsto. La campaña de pruebas finalizó con éxito en 2023 y el dispositivo superó las especificaciones de la ESA.

35 años de la “Casa de materiales”. @ AAC 

AAC se enorgullece de anunciar que su contrato marco con ESTEC sobre caracterización de materiales metálicos (“ESA testhouse”) cumple 35 años en 2024. El primer contrato de nuestro grupo espacial con la ESA/ESTEC se firmó en 1989. Desde entonces, AAC ha conseguido en 4 ocasiones establecer este contrato en concurso abierto. El objetivo es validar nuevos materiales y procesos para su uso en el espacio. El contrato proporcionará los datos necesarios para que los ingenieros espaciales puedan aplicar nuevos materiales o procesos en sus misiones. Como la cualificación para el espacio es costosa y requiere mucho tiempo, esto no suele ser posible dentro de la misión. 

Estudios recientes han seguido validando la resistencia a la SCC de nuevos materiales fabricados mediante AM (fabricación aditiva, impresión 3D). Una de las competencias clave de este contrato es la “soldadura en frío”, iniciada por la ESA en los años noventa. Por último, la ESA acordó con la AAC un método de ensayo para evaluar el riesgo de soldadura en frío de los pares de contacto y lo publicó como “STM-279”. Mientras tanto, se examinaron varios pares y los datos generados están disponibles a través de una base de datos en línea. Debido a nuevas necesidades, la norma ha sido actualizada recientemente por la AAC y está siendo revisada por la ESA.