NASA Faz Parceria com AnalySwift e Universidade do Sul da Flórida para Desenvolver Compósitos de Camadas Finas

Contrato STTR para Melhorar Design de Compósitos Finos para Espaçonaves e Missões NASA

A AnalySwift (West Jordan, Utah, EUA), empresa de software afiliada à Purdue University que fornece software de modelagem de alta fidelidade eficiente para compósitos, em conjunto com a Universidade do Sul da Flórida como instituição de pesquisa primária, recebeu um contrato NASA Small Business Technology Transfer para melhorar o design de compósitos, incluindo compósitos de camadas finas, como os necessários para espaçonaves e missões NASA.

Compósitos de Camadas Finas (Thin-ply)

Compósitos de camadas finas, nomeados por suas espessuras de camada curadas de menos de 0,0025 polegada, são feitos de materiais de fibras tecidas como fibra de carbono, grafeno e outros polímeros. A força vem de curvas leves ao longo das bordas da camada que permitem que elas suportem peso em vez de curvar para trás. Este atributo supostamente os torna fortes o suficiente para suportar cargas úteis de satélites, como velas solares para viagens espaciais movidas a energia solar, ou servir como suportes para grandes espaçonaves. Além disso, estruturas de compósitos de camadas finas podem ser enroladas, compactadas e armazenadas por longos períodos até a necessidade de implantação.

"Compósitos de camadas finas oferecem ganhos significativos de desempenho sobre materiais metálicos tradicionais para construção de estruturas de espaçonaves implantáveis," diz Kawai Kwok, professor assistente no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCF que está liderando a pesquisa. "A extrema finura e o alto limite de tensão de falha de compósitos de camadas finas resultam em curvaturas de dobra que excedem em muito a capacidade atual. Eles são eficientes tanto em volume quanto em massa e podem ser fabricados a baixo custo com materiais prontamente disponíveis e processos comerciais."

Kwok e seu Structures and Materials Design Lab usarão metodologias experimentais e computacionais que desenvolveram para caracterizar e modelar o desempenho de compósitos de camadas finas e polímeros projetados para ambientes espaciais sob uso repetido e longos períodos de armazenamento comprimido.

Kwok diz que os dados experimentais, teorias e software companheiro desenvolvidos a partir desta pesquisa poderiam ser aplicados a booms, velas, painéis, refletores e mais para satélites, bem como a estruturas leves para módulos de pouso, rovers e arrays solares para missões NASA, e futuras aeronaves com capacidades de lançamento compacto e vertical.

A AnalySwift escolheu trabalhar com a UCF por causa da extensa experiência de Kwok pesquisando materiais de compósitos de camadas finas, incluindo para a NASA, diz Allan Wood, presidente e CEO da AnalySwift. "Professor Kawai Kwok tem colaborado com a NASA neste problema, e a AnalySwift tem prazer em fazer parceria com a UCF como instituição de pesquisa neste projeto," diz Wood.

A AnalySwift e a UCF também estão fazendo parceria com a Purdue University (West Lafayette, Indiana, EUA), que liderará desenvolvimento de código de pesquisa, bem como executará simulações necessárias para verificação e validação do modelo sob a direção de Wenbin Yu, professor na Escola de Aeronáutica e Astronáutica de Purdue.

"Atualmente não existem métodos e ferramentas de caracterização e modelagem validadas e confiáveis para este tipo de trabalho que considere condições tão extremas e históricos de carregamento passados," diz Yu. "Sem capacidades confiáveis de previsão e caracterização, testes adicionais são frequentemente necessários para contornar incertezas no desempenho do design final, consequentemente desacelerando o desenvolvimento e entrega de tecnologia."

Para mais informações, contate Robert H. Wells, Office of Research, robert.wells@ucf.edu