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。就加拿大航天局而言，其努力的方向是为月球轨道站和月球车研制机械臂。我们项目的主要目标是通过一个由10名研究人员组成的学术研究团队的合作项目，设计和制造一辆轻型月球车，这些研究人员来自三个机构（Polytechnique montracei， École de Technologie supsamrieure （ÉTS）和拉瓦尔大学），CSA和三个工业合作伙伴（ArianeGroup， NanoXplore和MËKANIC）。为了达到这个目标，团队将：（O1）设计满足空间环境要求（如高温、耐辐射、低放气）的热塑性复合材料；（O2）利用（O1）开发的材料，采用增材制造或拉挤工艺制造漫游车部件；（O3）采用感应焊组装各种复合材料部件；（O4）建立数值模型来预测复合材料和月球车结构的性能；（O5）整合不同的系统来获得一个功能性的月球车原型。这项工作是CSA发起的另一个项目的延续，该项目由CREPEC（愿景计划）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久性。这一雄心勃勃的项目的实现将表明空间部门和一般运输方面的重大技术突破，并将成为加拿大魁北克和国际上加拿大空间方案的独特展示。该项目将提供实验工作和数值模拟之间的平衡训练，并将在包括热塑性复合材料，增材制造，空间级联材料等各个领域产生重要的知识进步#(cr)#(lf)L'exploration spatiale est de nouveau un centre d'intérêt pour les diffimrentes agences spatiales。根据加拿大空间局的数据，我们将集中的宇航系统与机器人的宇航系统结合起来，将空间站轨道月球与月运车的宇航系统结合起来。1 .项目的主要目标是项目的概念和制造，项目的目标是项目的概念和制造，项目的目标是项目的合作，项目的合作涉及10个研究机构（蒙特卡罗理工大学，École技术和超量的<s:2>拉瓦尔大学），asc和三个工业伙伴（ArianeGroup, NanoXplore et Mëkanic）。为了达到这个目标，我要做的就是：（O1）混合混合材料热塑性塑料不满足空间环境要求（例如，抗高温、抗高温、抗辐射、抗高温），（O2）混合混合材料不满足空间环境要求（例如，抗高温、抗高温、抗辐射、抗高温），（O2）混合混合材料不满足空间环境要求，混合混合材料不满足空间环境要求，混合混合材料不满足空间环境要求，混合混合材料不满足空间环境要求，混合混合材料不满足空间环境要求，混合混合材料不满足空间环境要求。(4)基于结构和复合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料的混合材料。项目研究人员提出了项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案、项目设计方案和项目设计方案。在产品的耐用性和使用条件方面，<s:1>电子材料与化学材料之间的关系是至关重要的。从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看，从项目雄心的角度看