ESA hledá čistší způsoby přípravy kompozitních částí družic

Několikavrstvý kompozitní materiál
2 prosinec 2013

Moderní družice a další kosmický hardware má mnoho společného se špičkovými závodními loděmi nebo vozidly Formule 1: často jsou více „upečené“, než postavené. Sestávají se z pokročilých kompozitních materiálů, které jsou „jen“ usazené na správná místa. ESA nyní hledá ekologicky přívětivější a udržitelnější alternativy pro výrobu těchto materiálů.

Kompozitní materiály, jako jsou uhlíkovými vlákny zesílené polymery, se přitom staly základním stavebním kamenem výroby moderních kosmických zařízení.

Kompozitní komponenty s optimalizovanou pevností a tuhostí jsou produkované standardním způsobem, typicky kladením za mokra – kdy jsou materiály naneseny do formy – po němž následuje odvzdušnění, kdy se materiál pevně přimkne k povrchu. Následuje zapečení, kdy jsou kompozity zpevněny za působení zvýšené teploty v přetlakové komoře.

Urychlovací materiály použité pro výrobu a zpracování podobných komponent přitom mají významný dopad na životní prostředí, přičemž typicky nemohou být recyklovány.

Uhlíkové vlákno pro Ariane 5

Ale ESA je v procesu studia dopadů svých činností na životní prostředí s cílem zredukovat je. Proto byla iniciována nová studie, snažící se hledat alternativní přístupy k udržitelným a „zeleným“ urychlovacím materiálům pro výrobu kompozitů.

V současném způsobu výroby kompozitních materiálů je použita celá široká paleta pomocných materiálů, k nimž typicky patří:

–      Skelná vlákna a tkaniny jsou často aplikovány jako poslední vrstva při laminovací sekvenci. Většinou jsou vyrobeny z polyamidu (nylonu) nebo polyesterových vláken. Jsou zpravidla určeny ke sloupnutí z povrchu po finální úpravě, aby bylo dosaženo čisté a nekontaminované textury.

–      Odtrhová vrstva je používána k oddělování laminátu od vakuovacího zařízení po procesu kompozitování.

–      Tenké vrstvy materiálů jsou používány k oddělení celého kompozitu od tvarovacího nástroje: kromě atmosférického tlaku je pak využíváno i vakuum. Typicky jde o nylonové vrstvy, které chrání objekt při vytvrzovacím cyklu při standardním nebo zvýšeném tlaku v autoklávu.

–      V různých aplikacích se používaní pásky: těsnící (typicky gumové) jsou používány jako spojující prvek a stahovací pásky (typicky polyesterové) nacházejí uplatnění jako montážní nebo krycí prvky.

–      Lisovací prvky jako například skelná vlákna potažená teflonem uvolňují vosky nebo jiné výpary.

–      Odvzdušňovací nebo odsávací vrstvy rohože absorbují přebytečnou (typicky polyesterovou) pryskyřici.

–      Rozpouštědla pro přípravu a čištění povrchů.

Vytvrzovací autokláv

V souvislosti s výše uvedeným vydala ESA „Invitation to Tender“, aby studovala udržitelné a zelené pomocné materiály pro výrobu struktur.

Během této iniciativy budou studovány alternativní materiály s nižším dopadem na životní prostředí.

Další informace jsou ve výzvě k tendru, který je přístupný skrze systém ESA EMITS (Electronic Mailing Invitation to Tender System).

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.