NASA colabora con AnalySwift y Universidad del Sur de Florida en compuestos de capa fina

AnalySwift (West Jordan, Utah, EE. UU.), una empresa de software afiliada a la Universidad de Purdue que proporciona software de modelado de alta fidelidad eficiente para compuestos, en conjunto con la Universidad del Sur de Florida como institución de investigación principal, ha recibido un contrato de Transferencia de Tecnología para Pequeñas Empresas de la NASA para mejorar el diseño de compuestos, incluyendo compuestos de capa fina (thin-ply), como los necesarios para naves espaciales y misiones de la NASA.

Los compuestos de capa fina, nombrados por sus espesores de capa curados de menos de 0,0635 mm (0,0025 pulgadas), están hechos de materiales de fibras tejidas como fibra de carbono, grafeno y otros polímeros. La resistencia proviene de ligeras curvas a lo largo de los bordes de la capa que les permiten soportar peso en lugar de doblarse hacia atrás. Este atributo supuestamente los hace lo suficientemente fuertes para soportar cargas útiles de satélites, como velas solares para viajes espaciales propulsados por energía solar, o servir como soportes para grandes naves espaciales. Además, las estructuras de compuestos de capa fina pueden enrollarse, compactarse y almacenarse durante largos períodos hasta su despliegue.

"Los compuestos de capa fina ofrecen ganancias significativas de rendimiento sobre materiales metálicos tradicionales para construir estructuras espaciales desplegables", dice Kawai Kwok, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de UCF que lidera la investigación. "La extrema delgadez y el alto límite de deformación a fallo de los compuestos de capa fina resultan en curvaturas de plegado que superan con creces la capacidad actual. Son eficientes tanto en volumen como en masa y pueden fabricarse a bajo costo con materiales fácilmente disponibles y procesos comerciales".

Kwok y su Laboratorio de Diseño de Estructuras y Materiales usarán metodologías experimentales y computacionales que han desarrollado para caracterizar y modelar el rendimiento de compuestos de capa fina y polímeros diseñados para entornos espaciales bajo uso repetido y largos períodos de almacenamiento comprimido.

Kwok dice que los datos experimentales, teorías y software complementario desarrollados a partir de esta investigación podrían aplicarse a brazos, velas, paneles, reflectores y más para satélites, así como a estructuras ligeras para módulos de aterrizaje, rovers y paneles solares para misiones de la NASA, y futuros aviones con capacidades de lanzamiento compacto y vertical.

AnalySwift eligió trabajar con UCF debido a la amplia experiencia de Kwok investigando materiales compuestos de capa fina, incluyendo para la NASA, dice Allan Wood, presidente y CEO de AnalySwift. "El profesor Kawai Kwok ha estado colaborando con la NASA en este problema, y AnalySwift se complace en asociarse con UCF como institución de investigación en este proyecto", dice Wood.

AnalySwift y UCF también se asocian con la Universidad de Purdue (West Lafayette, Indiana, EE. UU.), que liderará el desarrollo de código de investigación, así como ejecutará simulaciones necesarias para la verificación y validación del modelo bajo la dirección de Wenbin Yu, profesor en la Escuela de Aeronáutica y Astronáutica de Purdue.

"Actualmente no existen métodos y herramientas de caracterización y modelado validadas y fiables para este tipo de trabajo que considere condiciones tan extremas e historiales de carga pasados", dice Yu. "Sin capacidades fiables de predicción y caracterización, a menudo se necesitan pruebas adicionales para sortear cualquier incertidumbre en el rendimiento del diseño final, lo que consecuentemente ralentiza el desarrollo y la entrega de la tecnología".

Para más información, contactar a Robert H. Wells, Oficina de Investigación,
robert.wells@ucf.edu