Mecanismo de liberación para CubeSat.

Un mecanismo impreso en 3D, de un solo uso, que mantiene cerrados los paneles solares de un CubeSat durante el lanzamiento y los libera con un hilo caliente, probado hasta un 40% por encima de su carga de diseño.

El problema

Los paneles solares y las antenas desplegables deben aguantar plegados las cargas del lanzamiento y, una vez en órbita, liberarse de forma fiable, una sola vez, sin dejar ningún resto atrás. Esa es la función de un mecanismo de retención y liberación (Hold-Down Release Mechanism, HDRM). Los comerciales son caros, así que mi trabajo de fin de grado se preguntaba si un mecanismo impreso en 3D y de bajo coste podía hacer el mismo trabajo.

Qué hice

Diseñé un HDRM de un solo uso impreso en 3D en PLA: dos brazos de liberación se mantienen cerrados por un hilo de nailon, y un hilo de NiCrom lo funde por efecto Joule para liberarlos. Con FEA en SolidWorks comparé dos geometrías de articulación y elegí una articulación de fuelle de 1 mm como el mejor equilibrio entre flexibilidad y resistencia; después rediseñé los brazos con un diente de retención y guías laterales para que el enlace de retención no pudiera desplazarse lateralmente. Imprimí, monté y ensayé el prototipo.

Puntos clave

1. 01HDRM de un solo uso impreso en 3D en PLA, liberado con un hilo caliente de NiCrom
2. 02Rediseño basado en FEA: una articulación de fuelle superó a una simplemente circular
3. 03Aguantó 140 N en tracción, un 40% por encima de la carga de diseño de 100 N, sin deformarse
4. 04Todos los requisitos de la matriz de evaluación verificados: aproximadamente TRL 4

Resultados