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3D प्रिंटेड PEEK क्यूबसैट

एयरोस्पेस के लिए हल्का समाधान

क्यूबसैट


विवरण:

क्यूबसैट लघु उपग्रह हैं जिनका उपयोग अंतरिक्ष अनुसंधान में किया जाता है, और इनके फ्रेम एल्युमिनियम से बनाए जाते हैं। क्यूबसैट कम संख्या में बनाए जाते हैं, अत्यधिक कस्टमाइज़्ड होते हैं और महंगे होते हैं। इसलिए क्यूबसैट के कस्टम-मेड उत्पादन के लिए एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग उत्पादन का सबसे उपयुक्त तरीका है, क्योंकि यह लागत बढ़ाए बिना अधिक जटिलता, हल्की सामग्री और स्ट्रेंथ ऑप्टिमाइज़ेशन को भी संभव बनाता है।

चुनौतियाँ:
  • लो-अर्थ ऑर्बिट में लॉन्च करते समय ये बहुत महंगे होते हैं और साथ में महंगे पेलोड भी ले जाते हैं।

  • यह सुनिश्चित करने के लिए विशेष सावधानी आवश्यक है कि क्यूबसैट अपेक्षा के अनुसार काम करें और लॉन्च के दौरान या अंतरिक्ष में अन्य क्यूबसैट या हार्डवेयर पर कोई नकारात्मक प्रभाव न डालें।

  • मुख्य चुनौती यह सुनिश्चित करना होगा कि क्यूबसैट सभी डिज़ाइन विनिर्देशों को पूरा करे।

समाधान: 
  • Orion में हमने PEEK जैसे एयरोस्पेस-ग्रेड पॉलिमर के साथ 3D प्रिंटिंग के लिए एक स्वामित्व वाला (प्रोप्राइटरी) समाधान विकसित किया है।

  • थर्मल रेडिएशन का उपयोग करने वाली यह प्रक्रिया पहले से ही PEEK को बहुत उच्च स्तर की इंटर-लेयर बॉन्डिंग के साथ प्रिंट करने में सक्षम है, जो इंजेक्शन मोल्डिंग की स्ट्रेंथ के बराबर है।

  • यह प्रक्रिया उच्च घनत्व और कम पोरोसिटी वाले पार्ट्स बनाने में भी सक्षम है, जिससे यह वैक्यूम या अंतरिक्ष में उपयोग होने वाले उन पार्ट्स के लिए संभावित रूप से उपयुक्त प्रक्रिया बन जाती है जहाँ कम आउट-गैसिंग आवश्यक होती है।

                                      चित्र N°1 - AMCUBE रेंडरिंग-OAM

AM-प्रोडक्ट

विवरण:

AMCUBE एक क्यूब आकार का पिकोसैटेलाइट है जिसका माप 10 cm x 10 cm है, जिसे अक्सर क्यूबसैट के नाम से जाना जाता है, और इसे हमारी अपनी प्रोप्राइटरी एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया का उपयोग करके PEEK से बनाया जाएगा। AMCUBE प्रोजेक्ट का उद्देश्य क्यूबसैट की एल्युमिनियम संरचना को PEEK से बदलना है, जो एक एयरोस्पेस-ग्रेड पॉलिमर है और एल्युमिनियम से आधा हल्का होते हुए भी उतना ही मज़बूत है। यह प्रोजेक्ट प्रोडक्ट की असेंबली और मज़बूती को बेहतर बनाने के लिए पार्ट्स की संख्या कम करने और कंपोनेंट्स को संयोजित करने का प्रयास करेगा।

तकनीकी चुनौती:

मुख्य चुनौती यह सुनिश्चित करना है कि AM से निर्मित क्यूबसैट फ्रेम अपने एप्लिकेशन की आवश्यकताओं को पूरा करे। इसके लिए हम California Polytechnic State University द्वारा उपलब्ध कराए गए Cubesat Design Specification दस्तावेज़ का सहारा लेंगे, और साथ ही क्यूबसैट निर्माण से जुड़ी स्थानीय एयरोस्पेस कंपनियों से सीधे संपर्क भी करेंगे।

कार्यान्वयन योजना:

AMCUBE प्रोजेक्ट एक मौजूदा एल्युमिनियम क्यूबसैट फ्रेम को हमारी AM तकनीक का उपयोग करके PEEK से बनाने के लिए नए सिरे से डिज़ाइन करेगा। यह समझने के लिए टेस्ट स्पेसिमेन भी बनाए जाएंगे कि क्या प्रक्रिया और सामग्री स्ट्रेंथ, पोरोसिटी और आउट-गैसिंग के डिज़ाइन विनिर्देशों को पूरा करते हैं।


चित्र N° 2 पारंपरिक CNC मशीनिंग विधियों से एल्युमिनियम में निर्मित वर्तमान क्यूबसैट डिज़ाइन।

AM-आधारित प्रोडक्ट

विवरण:

AMCUBE प्रोजेक्ट के मुख्य लक्ष्यों में से एक क्यूबसैट फ्रेम के वज़न को कुल मिलाकर कम से कम 25% कम करना है। एक अन्य लक्ष्य क्यूबसैट फ्रेम के लीड टाइम को बेहतर बनाना है। वर्तमान क्यूबसैट फ्रेम लेज़र-कट एल्युमिनियम से बनाया जाता है, जिसे फिर मोड़ा जाता है और सभी आवश्यक फ़ीचर बनाने के लिए CNC मिलिंग मशीन पर मिल किया जाता है।

लागत

क्यूबसैट को 3 या 4 भागों में प्रिंट किया जाएगा और मैकेनिकल फ़ास्टनर्स की मदद से जोड़ा जाएगा। एयरोस्पेस-ग्रेड पॉलिमर होने के कारण PEEK क्यूबसैट का वज़न कम करने में मदद करेगा और इस प्रकार लागत कम करेगा। अनुमान है कि एक स्टैंडर्ड एल्युमिनियम क्यूबसैट फ्रेम बनाने की कुल लागत लगभग 1.000EUR है, और 1 AMCUBE PEEK क्यूबसैट फ्रेम बनाने की लागत सामग्री, श्रम और ऊर्जा लागत सहित लगभग 800EUR होगी, यानी लागत में 20% की कमी। 

एक लेख के अनुसार Springer Link पर प्रकाशित, PocketQubes को अंतरिक्ष में लॉन्च करने की लागत 40-50kUSD/kg होने की उम्मीद है। PocketQubes अंतरिक्ष अनुसंधान के लिए एक प्रकार का लघु उपग्रह है, जिसका आकार सामान्यतः 5 cm घन (क्यूबसैट के आकार का आठवाँ हिस्सा) होता है। Orion क्यूबसैट से जितना भी kg वज़न कम करता है, उससे भारी लागत की संभावना उतनी ही घटती है।

चित्र N° 3 - EXOLAUNCH क्यूबसैट लॉन्चर।

सहयोग

यह प्रोजेक्ट AMable कंसोर्टियम के सहयोग से संभव हुआ, और हम Rob Kleijnen का हृदय से धन्यवाद करते हैं, जो इस संस्था से हैं: Inspire AG, Sirris, Politechnika Wroclawska और अंत में German Orbital Systems को उनकी सहायता के लिए धन्यवाद। हम सभी के सहयोग की सराहना करते हैं।

वॉटरटाइट पार्ट्स की एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग
Orion AM ने एक्वाकल्चर फ़ार्म के लिए अंडरवॉटर कैमरा हाउसिंग 3D प्रिंट कीं