From design to evaluation of an additively manufactured, lightweight, deployable mirror for Earth observation
From design to evaluation of an additively manufactured, lightweight, deployable mirror for Earth observation
复制标题
用于地球观测的增材制造、轻型、可展开镜子的从设计到评估
DOI：
10.1117/12.2677303
复制
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Westsik M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Westsik M
增材制造（AM； 3D打印）是一种逐层制造物体的过程，在设计和制造中解锁了以前无法实现的几何自由。由于对其固有的孔隙度和脱气特性的了解有限，将其用于制造纳米卫星光学元件具有挑战性；然而，增材制造在轻型天基反射镜结构方面有很大的潜力，因为它可以使用晶格结构和拓扑优化。增材制造与纳米卫星可部署光学（DO）仪器特别相关，其中需要在有限的体积和质量预算内包装分段镜。本文介绍了一颗6U纳米卫星DO载荷的调幅反射瓣样机的设计、分析、制造和计量。原型的目标是相对于传统设计减少质量和零件数量。在使用的增材制造设计软件中，从可用的33个体积格中，包括图形、三周期最小曲面和随机格中，通过有限元分析和可制造性实验，选择了两个。原型是使用这些格子设计的，并符合传统花瓣的几何和界面要求。这些都是用激光粉末床熔融在AlSi10Mg铝合金上打印出来的，然后用单点金刚石车削进行后处理。使用x射线计算机断层扫描测量了制造原型的内部（孔隙率）和外部几何特性，并使用干涉测量法评估了反射表面的光学特性。通过使用增材制造，质量减少了44%，并将九个部分合并为一个。
Additive manufacturing (AM; 3D Printing) is a process that fabricates objects layer-by-layer, unlocking previously unachievable geometrical freedom in design and manufacture. Its adoption for the manufacture of optical components for nanosats is challenging due to limited understanding of its inherent porosity and outgassing properties; however, AM has plenty of potential for lightweight space-based mirror structures as it enables the use of lattice structures and topology optimisation. AM is particularly relevant to nanosat deployable optics (DO) instrumentation, where a segmented mirror needs to be packed within a limited volume and mass budget. This paper describes the design, analysis, manufacture and metrology of AM mirror petal prototypes for a 6U nanosat DO payload. The objective of the prototypes was to reduce the mass and the part count relative to the conventional design. From the available 33 volumetric lattices including graph, triply periodic minimal surface and stochastic lattices within the AM design software used, two were downselected by using finite element analysis and manufacturability experiments. Prototypes were designed using these lattices, and the geometric and interface requirements of the conventional petal. These were printed, using laser powder bed fusion, in the aluminium alloy AlSi10Mg and post-processed using single point diamond turning. The internal (porosity) and external geometrical properties of the manufactured prototypes were measured using X-ray computed tomography and the optical properties of the reflective surface evaluated using interferometry. By utilising AM, a mass reduction of 44 % and the consolidation of nine parts into one was achieved.
登录
查看更多内容
DOI：
10.1117/12.2627244
发表时间：
2022-08
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
C. Atkins;L. van de Vorst;Andrew Conley;Szigfrid Farkas;E. Hugot;G. Mező;K. Morris;M. Roulet;Robert Snell;F. Tenegi-Sanginés;I. Todd;A. Vega-Moreno;H. Schnetler
通讯作者：
C. Atkins;L. van de Vorst;Andrew Conley;Szigfrid Farkas;E. Hugot;G. Mező;K. Morris;M. Roulet;Robert Snell;F. Tenegi-Sanginés;I. Todd;A. Vega-Moreno;H. Schnetler
用于光学地球观测和天文光学成像的 6U CubeSat 可展开望远镜
DOI：
--
发表时间：
2022
期刊：
Astronomical Telescopes + Instrumentation
影响因子：
--
作者：
N. Schwartz;W. Brzozowski;Z. Ali;M. Milanova;K. Morris;C. Bond;Jennifer Keogh;Douglas Harvey;Lawrence Bissell;J. Sauvage;M. Dumont;C. Correia;Phil Rees;H. Bruce
通讯作者：
H. Bruce
针对传统和增材制造工艺的轻质铝制镜子设计优化
DOI：
10.1117/12.2627757
发表时间：
2022
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Paenoi J
通讯作者：
Paenoi J
DOI：
10.1117/12.2627331
发表时间：
2022
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Breen C
通讯作者：
Breen C
理解并消除增材制造的 CubeSat 反射镜中的缺陷
DOI：
10.1117/12.2629935
发表时间：
2022
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Snell R
通讯作者：
Snell R