Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM
This thesis presents a comprehensive study on a hybrid CubeSat structure that incorporates additive manufacturing techniques for its main framework and utilizes Aluminum 6061 for the rails through traditional manufacturing methods. This innovative approach exceeds the minimum acceptable resonance fr...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Γλώσσα: | English |
| Έκδοση: |
2024
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/26692 |
| id |
nemertes-10889-26692 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-266922024-03-05T05:06:44Z Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM Σχεδιασμός, ανάλυση και αριθμητική πιστοποίηση της δομής ενός 3U CubeSat που κατασκευάζεται με τη μέθοδο Fused Deposition Modeling (FDM) Παπαδόπουλος, Ιωάννης Παπαδόπουλος, Ιωάννης CubeSat Fused deposition modeling (FDM) Polymers Structural design Finite element analysis (FEA) Νανοδορυφόροι Τρισδιάστατη εκτύπωση Πολυμερή Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων Σχεδιασμός δομής This thesis presents a comprehensive study on a hybrid CubeSat structure that incorporates additive manufacturing techniques for its main framework and utilizes Aluminum 6061 for the rails through traditional manufacturing methods. This innovative approach exceeds the minimum acceptable resonance frequency thresholds for satellite missions while achieving a mass reduction of 50% compared to traditional microsatellite structures of similar size. The investigation reveals a robust structure, as demonstrated by the derived safety factor from semi-static simulations. Further analysis of stress and displacement under random vibration loads indicates that the structural integrity remains uncompromised. The primary structural components made from Polyether Ether Ketone (PEEK) material, weighing 109 grams, and highlight the effectiveness of high-performance thermoplastics in maintaining rigidity and reducing overall mass. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια μελέτη πάνω σε με μια υβριδική δομή CubeSat, η οποία κατασκευάζεται από το υψηλής αντοχής θερμοπλαστικό υλικό PEEK με τεχνικές τρισδιάστατης εκτύπωσης (FDM). Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση υπερβαίνει τα ελάχιστα αποδεκτά όρια συχνότητας συντονισμού για διαστημικές αποστολές, ενώ πετυχαίνει μια μείωση μάζας 50% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές δομές μικροδορυφόρων παρόμοιου μεγέθους. Η έρευνα επαληθεύει μια ανθεκτική δομή, όπως αποδεικνύεται από τον προκύπτον συντελεστή ασφαλείας από τις ημιστατικές προσομοιώσεις. Περαιτέρω ανάλυση των τάσεων και των μετατοπίσεων υπό συνθήκες τυχαίων δονήσεων υποδηλώνει ότι η δομική ακεραιότητα παραμένει ανεπηρέαστη. Τα κύρια δομικά στοιχεία, με βάρος 109 γραμμαρίων, υποδεικνύουν την αποτελεσματικότητα των υψηλής απόδοσης θερμοπλαστικών στη διατήρηση της ακαμψίας και στη μείωση της συνολικής μάζας. 2024-03-04T08:44:51Z 2024-03-04T08:44:51Z 2024-03-01 https://hdl.handle.net/10889/26692 en CC0 1.0 Universal http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ application/pdf application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
English |
| topic |
CubeSat Fused deposition modeling (FDM) Polymers Structural design Finite element analysis (FEA) Νανοδορυφόροι Τρισδιάστατη εκτύπωση Πολυμερή Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων Σχεδιασμός δομής |
| spellingShingle |
CubeSat Fused deposition modeling (FDM) Polymers Structural design Finite element analysis (FEA) Νανοδορυφόροι Τρισδιάστατη εκτύπωση Πολυμερή Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων Σχεδιασμός δομής Παπαδόπουλος, Ιωάννης Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM |
| description |
This thesis presents a comprehensive study on a hybrid CubeSat structure that incorporates additive manufacturing techniques for its main framework and utilizes Aluminum 6061 for the rails through traditional manufacturing methods. This innovative approach exceeds the minimum acceptable resonance frequency thresholds for satellite missions while achieving a mass reduction of 50% compared to traditional microsatellite structures of similar size. The investigation reveals a robust structure, as demonstrated by the derived safety factor from semi-static simulations. Further analysis of stress and displacement under random vibration loads indicates that the structural integrity remains uncompromised. The primary structural components made from Polyether Ether Ketone (PEEK) material, weighing 109 grams, and highlight the effectiveness of high-performance thermoplastics in maintaining rigidity and reducing overall mass. |
| author2 |
Παπαδόπουλος, Ιωάννης |
| author_facet |
Παπαδόπουλος, Ιωάννης Παπαδόπουλος, Ιωάννης |
| author |
Παπαδόπουλος, Ιωάννης |
| author_sort |
Παπαδόπουλος, Ιωάννης |
| title |
Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM |
| title_short |
Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM |
| title_full |
Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM |
| title_fullStr |
Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM |
| title_full_unstemmed |
Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM |
| title_sort |
design, analysis and numerical testing of the structure of a 3d nano-satellite manufactures using fdm |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/26692 |
| work_keys_str_mv |
AT papadopoulosiōannēs designanalysisandnumericaltestingofthestructureofa3dnanosatellitemanufacturesusingfdm AT papadopoulosiōannēs schediasmosanalysēkaiarithmētikēpistopoiēsētēsdomēsenos3ucubesatpoukataskeuazetaimetēmethodofuseddepositionmodelingfdm |
| _version_ |
1799945005077364736 |
