Design and advanced manufacturing of a lunar rover using thermoplastic composites

使用热塑性复合材料设计和先进制造月球车

• 批准号: 556497-2020
• 负责人: Therriault, Daniel
• 金额: $ 5.89万
• 依托单位: École Polytechnique de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=721553
• 关键词: Design; advanced; manufacturing; lunar; rover

Lunar exploration has again become of high interest for space agencies. In the case of the Canadian Space Agency (CSA), efforts are directed towards the development of a robotic arm for a lunar orbital station and a lunar rover. The main objective of our project is to design and manufacture a lightweight lunar rover through a collaborative project between an academic research team of ten researchers, from three institutions (Polytechnique Montréal, École de Technologie Supérieure (ÉTS) and Université Laval), CSA and three industrial partners (ArianeGroup, NanoXplore and MËKANIC). To reach this objective, the team will: (O1) design thermoplastic composite materials that meet the requirements of the space environment (e.g., high temperature, resistance to radiation, low outgassing), (O2) manufacture the rover components by additive manufacturing or pultrusion process using the materials developed in (O1), (O3) assemble the various composites components by induction welding, (O4) develop numerical models to predict the properties of composites and of the lunar rover structures and (O5) integrate the different systems to obtain a functional rover prototype. This work is the continuation of another project initiated by the CSA and funded by the CREPEC (Vision program) for three years. This research project proposes innovative material formulations, manufacturing and assembly solutions to significantly reduce the weight, cost and the manufacturing time of structures while improving product durability under extreme conditions. The realization of this ambitious project will point to a major technological breakthrough in the space sector and transportation in general and will be a unique showcase of the Canadian space program in Quebec, Canada and internationally. This project will provide a balanced training between experimental works and numerical modeling and will generate important knowledge advancements in various fields including thermoplastic composites, additive manufacturing, space-graded materials, etc.#(cr)#(lf)L'exploration spatiale est de nouveau un centre d'intérêt pour les différentes agences spatiales. Dans le cas de l'Agence spatiale canadienne (ASC), les efforts sont concentrés sur le développement d'un bras robotisé pour une station orbitale lunaire et sur le développement d'un rover lunaire. L'objectif principal de notre projet est la conception et la fabrication d'un rover lunaire léger grâce à un projet en collaboration impliquant 10 chercheurs provenant de trois institutions (Polytechnique Montréal, École de technologie supérieure (ÉTS) et Université Laval), l'ASC et trois partenaires industriels (ArianeGroup, NanoXplore et Mëkanic). Pour atteindre cet objectif, l'équipe : (O1) concevra des matériaux composites thermoplastiques qui rencontrent les requis de l'environnement spatial (e.g., résistance à haute température, résistance aux radiations, peu de dégazage), (O2) fabriquera les composants du rover par des procédés de fabrication additive et pultrusion en utilisant les matériaux développés en O1, (O3) assemblera les différents composants en composites par soudage par induction, (O4) prédira et optimisera la performance des structures composites en développant des modèles numériques et (O5) intégrera les différents systèmes pour fabriquer un prototype fonctionnel du rover. Ce travail fait suite à un autre projet initié par l'ASC et financé par le regroupement stratégique CREPEC pendant trois ans. Ce projet de recherche propose des formulations innovantes de matériaux, des solutions de fabrication et d'assemblage pour réduire considérablement le poids et le coût des structures. Ces retombés scientifiques permettront d'améliorer la durabilité du produit dans des conditions extrêmes d'utilisation. La réalisation de ce projet ambitieux marquera une percée technologique majeure dans le secteur spatial et les transports en général et sera une vitrine unique du programme spatial canadien au Québec, au Canada et à l'i

月球探索再次引起了航天机构的高度关注，加拿大航天局（CSA）的主要目标是为月球轨道站和月球车开发机械臂。是通过来自三个机构（蒙特利尔理工学院、高等理工学院（ÉTS）和(O1) 设计满足空间环境要求的热塑性复合材料（例如高温、抗辐射、低释气），(O2) 使用 (O1) 中开发的材料通过增材制造或拉挤工艺制造流动站部件，（O3）通过以下方式组装各种复合材料部件感应焊接，(O4) 开发数值模型来预测复合材料和月球集成漫游器结构的性能，以及 (O5) 不同系统以获得功能性漫游器原型。这项工作是 CSA 发起并资助的另一个项目的延续。该研究项目为期三年，提出了创新的材料配方、制造和装配解决方案，以显着降低结构的重量、成本和制造时间，同时提高产品在极端条件下的耐用性。将要该项目将在太空领域和交通领域取得重大技术突破，并将成为加拿大魁北克省和国际上加拿大太空计划的独特展示，将提供实验工作和数值建模之间的平衡培训，并将产生重要的知识。热塑性复合材料、增材制造、航天梯度材料等各个领域的进展加拿大空间局（ASC）致力于月球轨道站机器人的开发以及月球车的制造开发。项目 en与 10 个三方机构（蒙特利尔理工学院、高等技术学院 (ÉTS) 和拉瓦尔大学）、l'ASC 和三方工业合作伙伴（ArianeGroup、NanoXplore 和 Mëkanic）进行合作。材料热塑性复合材料满足环境空间要求（例如，耐高温、耐辐射、耐排气），(O2) 为流动站的复合材料制造添加剂和材料的拉挤成型过程O1 开发，(O3) 组装不同的复合材料和感应式复合材料，(O4) 开发数字模型中的复合材料结构性能预配置和优化器，(O5) 集成不同的系统以用于流动站原型机的制造。 Ce travail fait 套房一个由 ASC 和 CREPEC 重组战略项目启动的三个科学项目。魁北克省、加拿大等我