Rzeczywiste instrumenty na satelitach są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia. Działanie to ma na celu opracowanie molekularnej powłoki absorpcyjnej, która może być stosowana w pobliżu wrażliwych powierzchni - np. instrumentów optycznych - w celu utrzymania zanieczyszczenia na niskim poziomie.

Po opracowaniu podczas SLPMC2, projekt “A3Lub2” AAC pomyślnie przeprowadził walidację nowego materiału TS8591 przez ENSINGER Sintimid (AT). Następnie wyprodukowano wszystkie krytyczne łożyska niezbędne dla Large Deployable Reflector (LDR). AAC przeprowadził szeroko zakrojone testy w nowym układzie “DYNAX”, który umożliwia połączenie osiowych i promieniowych obciążeń wstępnych, a także ich zmianę na miejscu. Mogły one zakończyć się sukcesem w postaci wyboru LDR do misji obserwacji Ziemi “CIMR”.

Podstawowym, głównym celem tego projektu było opracowanie jednostki napędowej dla sektora kosmicznego, która może być używana do wielu zastosowań w oparciu o jej uniwersalne podejście. Celem jest obniżenie kosztów napędów kosmicznych 66% i skrócenie czasu dostawy z obecnych typowych 10 miesięcy do mniej niż 3 miesięcy. Rolą AAC był wybór komponentów trybologicznych i testowanie jednostki napędowej.

Termin “mechanizmy zgodne” odnosi się do elementów masowych, które mogą zastąpić elementy trybologiczne, takie jak łożyska lub koła zębate: w przeciwieństwie do łożyska lub koła zębatego, nie wymagają one smarowania. Dzięki zastosowaniu stopów z pamięcią kształtu (SMA) ruch może być generowany bez użycia klasycznego silnika. W ramach projektu ESA 4Dprint, firma RHP (AT) wyprodukowała zgodny mechanizm (siłownik obrotowy) metodą druku 3D. Wydajność została przetestowana w ramach TVAC w AAC. W związku z tym stanowisko testowe HADES zostało przystosowane do pomiaru sztywności, wyjściowego momentu obrotowego i kąta wyjściowego w TVAC.

W ciągu ostatnich lat firma AAC opracowała nowatorską hybrydową koncepcję wielofunkcyjnego czujnika piezoelektrycznego/temperaturowego do monitorowania przepływu, utwardzania i stanu strukturalnego części kompozytowych wytwarzanych metodą infuzji żywicy, głównie do zastosowań lotniczych.
Głównym celem projektu “LiMoCoSS” jest wykorzystanie idei wyżej wspomnianej koncepcji i opracowanie technologii czujników i monitorowania dla struktur kompozytowych o znaczeniu kosmicznym oraz technik produkcyjnych, takich jak nawijanie na mokro, w celu monitorowania na żywo struktur kompozytowych podczas produkcji, przechowywania, transportu i użytkowania.

Działanie to ma na celu opracowanie modelu parowania dla mechanizmów o długiej żywotności, w tym wszystkich najważniejszych czynników misji wpływających na całkowitą utratę masy smarów. Stworzono narzędzie internetowe do obliczania zachowania odgazowywania, aby dać inżynierom kosmicznym możliwość jeszcze dokładniejszego budowania swoich mechanizmów.

ESA sfinansowała projekt o wartości 1 miliona euro prowadzony przez HPS, AAC i DLR w celu opracowania wielofunkcyjnych folii nowej generacji do zastosowań kosmicznych. Projekt, którego celem jest poprawa ochrony i wydajności satelitów, koncentruje się na tworzeniu zaawansowanych materiałów o cechach takich jak odporność na ATOX, nieodblaskowość i zdolność adaptacji do zastosowań w izolacji termicznej, systemach deorbitacji i technologiach stealth.

Zastosowanie liniowych silników piezoelektrycznych oferuje atrakcyjne zalety (takie jak znakomity stosunek momentu obrotowego do masy, nieodwracalność i stabilne pozycjonowanie bez zasilania). Siłowniki oparte na tarciu nie potrzebują żadnej energii podczas czasów podtrzymania. Główną wadą tego rozwiązania jest jednak konieczność zapewnienia stabilnego tarcia i niskiego zużycia. W ramach projektu ESA firma AAC była odpowiedzialna za walidację współczynnika tarcia w reprezentatywny sposób dla ruchu typu stick-slip takich silników piezoelektrycznych. Po uzyskaniu niezbyt obiecujących wyników, AAC mógł w ramach projektu FFG “Friction-to-Move” opracować nową powłokę, która zapewnia średnie i stabilne tarcie w otaczającym powietrzu i wysokiej próżni. 

Celem tego projektu jest opracowanie ulepszonej, uproszczonej metodologii przewidywania parowania smaru przez uszczelnienia labiryntowe, która może być wykorzystywana przez projektantów mechanizmów kosmicznych. Prognoza ta ma kluczowe znaczenie dla sprawdzenia, czy w łożyskach znajduje się wystarczająca ilość smaru pod koniec okresu eksploatacji, a po drugie, dla oszacowania potencjalnego ryzyka zanieczyszczenia molekularnego pobliskich wrażliwych powierzchni.

W przypadku łożysk kulkowych opracowano stale o wysokiej twardości, aby uzyskać dobrą odporność na zużycie i przetrwać wysokie naprężenia stykowe, ale nie są one odporne na pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC). Jednak tendencja do zwiększania wydajności i redukcji masy prowadzi do “zintegrowanych rozwiązań”, takich jak połączenie łożyska z obudową, w przypadku których w pierścieniach pojawiają się naprężenia rozciągające i pojawia się problem kompatybilności z SCC. W ramach projektu zatwierdzono obróbkę cieplną umożliwiającą stali Cronidur wytrzymanie testu SCC na poziomie naprężeń 50% Rp02 bez żadnych oznak korozji i zjawiska pękania korozyjnego naprężeniowego. W przekładni Harmonic Drive® zastosowano łożysko generatora fal wykonane ze stali Cronidur i poddane obróbce cieplnej za pomocą AAC. Test trwałości w próżni termicznej trwał prawie 6 miesięcy (od +90°C do -40°C), wykazując, że pierścienie łożyska są w dobrym stanie.

Pierścienie ślizgowe są powszechnym elementem konstrukcyjnym satelitów i służą do przenoszenia sygnałów elektrycznych i energii elektrycznej na obracającą się oś. W ostatnich latach prowadzono wiele prac badawczo-rozwojowych w tej dziedzinie i stwierdzono, że aktualne trybometry osiągają swoje granice, jeśli chodzi o testowanie ślizgaczy. Celem projektu “LuST” jest rozszerzenie istniejącej metody testowej na niskie temperatury, aby sprawdzić, czy smarowane pierścienie ślizgowe są wykonalne nie tylko w temperaturze pokojowej i wysokiej, ale także w warunkach niskiej temperatury.

W 2019 r. udało się sfinalizować projekt ASAP w ramach dwustronnego finansowania przez Austrię (FFG) i Niemcy (DLR). Jego celem było zwiększenie momentu obrotowego i żywotności przekładni Harmonic Drive ® (HD) smarowanych smarem stałym. Wspólnie z producentem Harmonic Drive SE (DE) i austriackim dostawcą w zakresie obróbki cieplnej (HMW), włożono rozsądny wysiłek w optymalizację procesu azotowania stali PH stosowanych w przekładniach kosmicznych. Głównym problemem było to, że standardowe procesy azotowania powodują powstawanie tak zwanych “białych warstw trawienia”, które na stalach PH są bardzo kruche. Nowy proces ma na celu uniknięcie tej warstwy i poprawę twardości podpowierzchniowej, aby zapewnić lepsze wsparcie mechaniczne powierzchni obciążonej trybologicznie. Końcowe testy trwałości przeprowadzono na nowo azotowanych kołach zębatych Harmonic Drive ®, które zostały w pełni nasmarowane przez zastosowanie powłok cynowych w uzębieniu. Żywotność została zwiększona z mniej niż 4000 obrotów do prawie 15 000 obrotów.

Projekt ASAP w ramach dwustronnego finansowania przez Austrię (FFG) i Niemcy (DLR) miał na celu zwiększenie momentu obrotowego i żywotności przekładni Harmonic Drive ® (HD) smarowanych smarem stałym. Wraz z producentem Harmonic Drive SE (DE) i austriackim dostawcą obróbki cieplnej opracowano nowy proces azotowania dla stali PH stosowanych w przekładniach kosmicznych. Nowy proces ma na celu uniknięcie kruchej warstwy WE i poprawę twardości podpowierzchniowej. W 2021 roku w ramach projektu ESA-MREP “Mechanizmy pracujące w niskich temperaturach” przekładnia Harmonic Drive ® została wyposażona w nowo azotowane części. Testy żywotności obejmujące ponad 63 000 obrotów wyjściowych w warunkach ciągłych cykli termicznych w temperaturach od -80°C do -5°C zakończyły się sukcesem przy wysokiej wydajności.

Masywne szkła metaliczne (BMG) są nadal egzotycznym rodzajem materiału. W rzeczywistości są to szybko schładzane stopy metali. Szybkie chłodzenie “zamraża” amorficzny stan cieczy i utrudnia krystalizację. AAC działając jako podwykonawca RHP pomagał w charakteryzacji materiału i testach aplikacyjnych sprężyn oraz mechanizmów przytrzymujących i zwalniających (HDRM). BMG w kontakcie z samym sobą wykazało zaskakująco niską przyczepność w testach frettingu przeprowadzonych w warunkach startowych. W związku z tym szkła metaliczne mogą stać się interesującą nową opcją dla mechanizmów HDRM.

Aby uniezależnić się od dostawców spoza UE, firma ENSINGER SINTIMID (AT) przy wsparciu AAC opracowała nowy materiał na bazie PTFE. Jego docelowe zastosowanie jako koszyków w łożyskach kulkowych umożliwia przenoszenie smaru przez kulki z koszyka na bieżnie. Łożyska mogą być wyposażone tylko w koszyk wykonany z nowego materiału na bazie PTFE, wykazał w długoterminowych testach łożysk kulkowych niski moment obrotowy.

W ramach projektu ESA “Magnetic Brake” austriackie konsorcjum zaprojektowało, zbudowało i przetestowało system hamowania, który można przymocować do silnika i zwiększyć jego moment obrotowy. Urządzenie to - hamulec magnetyczny - jest bezkontaktowe, nie zużywa się i pomaga zmniejszyć zużycie energii w satelitach. Zadaniem AAC było przetestowanie hamulca magnetycznego w warunkach kosmicznych (wysoka próżnia, gorąco i zimno) i zweryfikowanie jego przewidywanej wydajności. Kampania testowa zakończyła się sukcesem w 2023 r., a urządzenie przewyższyło specyfikacje ESA.

35. rocznica “testowni materiałów” @ AAC 

AAC z dumą ogłasza, że umowa ramowa z ESTEC na charakteryzację materiałów metalicznych (“ESA testhouse”) osiągnęła w 2024 r. rocznicę 35 lat. Pierwszy kontrakt naszej grupy kosmicznej z ESA/ESTEC został zawarty w 1989 roku. Od tego czasu AAC 4 razy udało się zawrzeć ten kontrakt w otwartym konkursie. Celem jest walidacja nowych materiałów i procesów do wykorzystania w kosmosie. Kontrakt dostarcza danych niezbędnych inżynierom kosmicznym do zastosowania nowych materiałów lub procesów w ich misjach. Ponieważ kwalifikacja do zastosowania w przestrzeni kosmicznej jest kosztowna i czasochłonna, zwykle nie jest to możliwe w ramach misji. 

Ostatnie badania kontynuowały walidację odporności na SCC nowych materiałów wytwarzanych metodą AM (Additive Manufacturing, 3D-Printing). Jedną z kluczowych kompetencji w ramach tego kontraktu jest “spawanie na zimno”, które zostało zainicjowane przez ESA w latach 90-tych. Ostatecznie ESA uzgodniła z AAC metodę testowania par styków pod kątem ryzyka spawania na zimno i opublikowała ją jako “STM-279”. W międzyczasie sprawdzono kilka par, a wygenerowane dane są dostępne w internetowej bazie danych. Ze względu na nadchodzące nowe potrzeby, standard został niedawno zaktualizowany przez AAC i jest w trakcie przeglądu w ESA.