Design and advanced manufacturing of a lunar rover using thermoplastic composites

使用热塑性复合材料设计和先进制造月球车

• 批准号: 556497-2020
• 负责人: Therriault, Daniel
• 金额: $ 5.89万
• 依托单位: École Polytechnique de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=721553
• 关键词: Design; advanced; manufacturing; lunar; rover

Lunar exploration has again become of high interest for space agencies. In the case of the Canadian Space Agency (CSA), efforts are directed towards the development of a robotic arm for a lunar orbital station and a lunar rover. The main objective of our project is to design and manufacture a lightweight lunar rover through a collaborative project between an academic research team of ten researchers, from three institutions (Polytechnique Montréal, École de Technologie Supérieure (ÉTS) and Université Laval), CSA and three industrial partners (ArianeGroup, NanoXplore and MËKANIC). To reach this objective, the team will: (O1) design thermoplastic composite materials that meet the requirements of the space environment (e.g., high temperature, resistance to radiation, low outgassing), (O2) manufacture the rover components by additive manufacturing or pultrusion process using the materials developed in (O1), (O3) assemble the various composites components by induction welding, (O4) develop numerical models to predict the properties of composites and of the lunar rover structures and (O5) integrate the different systems to obtain a functional rover prototype. This work is the continuation of another project initiated by the CSA and funded by the CREPEC (Vision program) for three years. This research project proposes innovative material formulations, manufacturing and assembly solutions to significantly reduce the weight, cost and the manufacturing time of structures while improving product durability under extreme conditions. The realization of this ambitious project will point to a major technological breakthrough in the space sector and transportation in general and will be a unique showcase of the Canadian space program in Quebec, Canada and internationally. This project will provide a balanced training between experimental works and numerical modeling and will generate important knowledge advancements in various fields including thermoplastic composites, additive manufacturing, space-graded materials, etc.#(cr)#(lf)L'exploration spatiale est de nouveau un centre d'intérêt pour les différentes agences spatiales. Dans le cas de l'Agence spatiale canadienne (ASC), les efforts sont concentrés sur le développement d'un bras robotisé pour une station orbitale lunaire et sur le développement d'un rover lunaire. L'objectif principal de notre projet est la conception et la fabrication d'un rover lunaire léger grâce à un projet en collaboration impliquant 10 chercheurs provenant de trois institutions (Polytechnique Montréal, École de technologie supérieure (ÉTS) et Université Laval), l'ASC et trois partenaires industriels (ArianeGroup, NanoXplore et Mëkanic). Pour atteindre cet objectif, l'équipe : (O1) concevra des matériaux composites thermoplastiques qui rencontrent les requis de l'environnement spatial (e.g., résistance à haute température, résistance aux radiations, peu de dégazage), (O2) fabriquera les composants du rover par des procédés de fabrication additive et pultrusion en utilisant les matériaux développés en O1, (O3) assemblera les différents composants en composites par soudage par induction, (O4) prédira et optimisera la performance des structures composites en développant des modèles numériques et (O5) intégrera les différents systèmes pour fabriquer un prototype fonctionnel du rover. Ce travail fait suite à un autre projet initié par l'ASC et financé par le regroupement stratégique CREPEC pendant trois ans. Ce projet de recherche propose des formulations innovantes de matériaux, des solutions de fabrication et d'assemblage pour réduire considérablement le poids et le coût des structures. Ces retombés scientifiques permettront d'améliorer la durabilité du produit dans des conditions extrêmes d'utilisation. La réalisation de ce projet ambitieux marquera une percée technologique majeure dans le secteur spatial et les transports en général et sera une vitrine unique du programme spatial canadien au Québec, au Canada et à l'i

月球探测再次成为航天机构的高度兴趣。就加拿大航天局（加空局）而言，其努力方向是为月球轨道站和月球车开发一个机械臂。我们项目的主要目标是通过一个由十名研究人员组成的学术研究团队之间的合作项目设计和制造轻型月球车，该团队来自三个机构（蒙特利尔理工学院，高等技术学院（ÉTS）和拉瓦尔大学），CSA和三个工业合作伙伴（ArianeGroup，NanoXplore和Mengkanic）。为了实现这一目标，该团队将：（O1）设计满足空间环境要求的热塑性复合材料（例如，高温、耐辐射、低脱气），（O2）使用在（O1）中开发的材料通过增材制造或粉末冶金工艺制造漫游器部件，（O3）通过感应焊接组装各种复合材料部件，（O4）开发数值模型，以预测复合材料和月球车结构的性能，以及（O5）整合不同的系统，以获得一个功能性的漫游车原型。这项工作是加空局发起的另一个项目的继续，该项目由CREPEC（远景方案）资助，为期三年。该研究项目提出了创新的材料配方，制造和组装解决方案，以显着降低结构的重量，成本和制造时间，同时提高产品在极端条件下的耐用性。这一雄心勃勃的项目的实现将标志着空间部门和整个运输领域的重大技术突破，并将成为加拿大空间方案在加拿大魁北克和国际上的独特展示。该项目将提供实验工作和数值建模之间的平衡培训，并将在各个领域产生重要的知识进步，包括热塑性复合材料，增材制造，空间梯度材料等。(cr)#（如果）空间探索是不同空间机构的新兴趣中心。在加拿大空间局（ASC）的案例中，我们的努力集中在为月球轨道站开发机器人手臂和开发月球车上。L'objectif principal de notre projet est拉康塞普雄et la fabrication d'un rover lunaire léger grâce à un projet en collaboration impliquant 10 chercheurs professionals de trois institutions（Polytechnique Montréal，École de technologie supérière（ÉTS）et Université拉瓦尔），l'ASC et trois partenaires industriels（ArianeGroup，NanoXplore et Mëkanic）. Pour atteindre cet objectif，l'équipe：（O1）concevra des matériaux composites thermoplastiques qui rencontrent les requis de l'environment spatial（e.g.，耐高温、耐辐射、耐高温），（O2）利用O1中的添加剂和粉末的制造工艺制造流动站的成分，（O3）通过感应加热组装不同成分的复合材料，（O4）prédira et optimisera la performance des structures composites en dédropant des modèles numériques et（O5）整合不同的系统以制造漫游者原型功能。这一工作是由ASC发起的另一个项目，并由CREPEC三年前的战略重组提供资金。该研究项目提出了材料创新配方、制造和装配解决方案，以解决结构的关键问题和关键问题。Ces retombés scientifiques permettront d'amélieur la durabilité du produit dans des conditions extrêmes d'utilisation.空间和一般运输部门的技术不可逆转的项目目标的实现，以及加拿大Au Québec、Au Canada和l 'i空间方案的独特前景