Domanda:
Materiale ultraleggero per componenti strutturali: schiuma di alluminio?
s-m-e
2013-07-22 16:38:50 UTC
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Questo è (di nuovo) qualcosa dalla parte posteriore della mia testa, che sto cercando in questo momento. Penso di aver visto nel 2008 una presentazione sull ' alluminio espanso / espanso per componenti strutturali (1). La promessa era di realizzare strutture in alluminio circa 10 volte più leggere rispetto a una struttura con una resistenza equivalente realizzata in alluminio solido . Era a una riunione dell'ESA, quindi dovrebbe provenire da qualche parte in Europa o in Canada. Non riesco a trovarlo e in realtà non so come si chiama. Schiuma non sembra essere il termine. Si trattava di bolle davvero piccole di qualche tipo, simili o più piccole che nella plastica espansa. Non so cosa sia il degassamento in questo contesto, forse le bolle sono state evacuate. Sarebbe interessante saperne di più. Ci sono alcuni compositi / polimeri in uso nello spazio, per i quali è stata almeno studiata la schiuma, ma questo non è quello che sto cercando.

(1) EDIT: ho bisogno di specificarlo. Sto parlando di componenti strutturali di astronavi o satelliti. Pensa alle strutture in termini di scheletri. I lanciatori sono interessanti, ma non lo scopo di questa domanda. Significa anche, che preferisco una fonte, che parli dell'uso nello spazio (durata maggiore, settimane, mesi, anni), applicazioni spaziali (proposte o documentazione del componente strutturale xyz della missione abc) o qualificazione spaziale del materiale ( un'analisi delle sue proprietà meccaniche più i test del vuoto [termico] è probabilmente la cosa più interessante in questo caso).

Tre risposte:
#1
+10
RhysW
2013-07-22 18:03:28 UTC
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Utilizzo come contenitori esplosivi

Ho trovato un breve articolo della NASA che studiava l'uso della schiuma di alluminio. Anche se non intendono usarlo per la maggior parte del progetto di astronavi, intendono usarlo per sostituire i loro contenitori esplosivi.

La NASA stava cercando un sostituto per i loro contenitori esplosivi, il lavoro di che è:

I contenitori esplosivi vengono utilizzati per intrappolare in modo sicuro i detriti di piccole esplosioni che vengono avviate al decollo per recidere i dadi frangibili sui perni di fissaggio che fissano il veicolo spaziale a una piattaforma di lancio mobile fino a quando decollo

I risultati dei loro test con la schiuma di alluminio erano i seguenti.

Sulla base dei risultati di questi test, sono stati selezionati rivestimenti in schiuma di alluminio con densità del 16 e 24 percento. I campioni di rivestimento in schiuma sono stati testati in una configurazione di lancio simulata (vedere la figura). I risultati dei test hanno mostrato che le fodere in schiuma di alluminio adeguatamente progettate e fabbricate assorbono l'energia in modo più efficace rispetto alle fodere in piombo solido.

Usi come schermatura

Oltre ai contenitori esplosivi, abbiamo anche in programma di utilizzarli come schermatura da micro meteoroidi e detriti.

Questo documento confronta le strutture a nido d'ape esistenti con quelle della schiuma

Lo scopo di questo studio era valutare l'effetto sulle prestazioni di schermatura ottenute sostituendo le anime metalliche a nido d'ape con anime metalliche in schiuma a celle aperte in una configurazione di schermatura MMOD a doppio pannello sandwich rappresentativa di quelle utilizzate a bordo la ISS.

E la conclusione dell'esperimento è stata che:

Con un'incidenza normale, si è riscontrato che lo scudo modificato con schiuma fornisce un miglioramento del 15% nel diametro critico del proiettile a bassa velocità (3 km / s) e un aumento del 3% ad alta velocità (7 km / s)

I dettagli tecnici sotto questo punto spiegano principalmente perché intendono usarlo, il suo rapporto forza / peso e la capacità di contenere esplosioni sono i principali.

Proprietà della schiuma

La schiuma di alluminio sembra essere il nome corretto per ciò a cui stai pensando.

La schiuma di alluminio è prodotta da una lega di alluminio.

Le proprietà meccaniche di questa schiuma sono:

  • Superficie elevata area per unità di volume
  • Elevato rapporto resistenza / peso
  • Risposta al carico completamente isotropica

La schiuma assume anche molte delle proprietà del lega di cui è composto, vale a dire:

  • Resistenza alla corrosione
  • Conduttività elettrica
  • Conduttività termica

la stessa schiuma di alluminio ha un aspetto frizzante molto simile a Questa immagine della schiuma di alluminio

Ulteriori letture

Ulteriori letture possono essere trovate in questo documento sui suoi potenziali usi strutturalmente.

Questa potrebbe effettivamente essere la * lega *, non lo so. Grazie comunque. Ma non mi aiuta a trovare il termine giusto per * schiuma * in questo contesto ...
@ernestopheles ho appena modificato questo, per favore dai un'occhiata alla mia ultima riga, penso di aver persino trovato il documento a cui ti riferivi
Sì, così ho visto. Questo è davvero molto buono. Mi manca ancora una connessione alle applicazioni spaziali, ma questa è vicina :-)
@ernestopheles bam, sintesi dei suoi potenziali usi per lo spazio. Più vicino?
Grazie per lo sforzo, ma ho esaminato il giornale da solo. * Speculando come te *, sì, questa è roba utile. * Ma * le persone spaziali hanno pochi mestieri, uno di questi è quello di indagare la capacità di spazio di ogni materiale prima che venga utilizzato nello spazio. Cose come i test del vuoto [termico], per esempio. Esistono cataloghi di criteri che devono essere abbinati. ** Allora ** e solo allora si parla di applicazioni spaziali in letteratura, comprese le prestazioni su criteri chiave. Non prima. In realtà significa che questo ha bisogno di un'altra fonte ...
altre fonti, ok che tipo stai cercando specificamente? Altri che concordano sul suo utilizzo nello spazio o altri che concordano sul suo utilizzo come abbiamo ipotizzato?
Per cominciare, una fonte che menziona esplicitamente termini come "applicazione spaziale" e "[spazio] qualificato" o simili. È un po 'difficile, lo so, non l'ho ancora trovato io stesso ...
@ernestopheles ok hai capito, dammi un po 'di tempo, malato dar loro la caccia se esistono. Hai suscitato il mio interesse ora che ** devo ** saperlo
@ernestopheles ok, che ne dici di un articolo e dei test della NASA, ci sono voluti un po 'di caccia ma mostra le sue applicazioni e le loro intenzioni iniziali per questo!
Fantastico, ancora grazie per gli sforzi, non sapevo di * questa * roba. Va un po 'nella stessa direzione di ciò che Rory ha menzionato nella sua risposta. La schiuma viene utilizzata per fermare (e raccogliere) oggetti (proiettili / polvere). Non è molto utile nel mio contesto, perché non è una componente strutturale (si pensi a uno scheletro). Ed è utilizzato su un lanciatore (razzo), che deve sopravvivere in condizioni spaziali per un tempo piuttosto breve (minuti max). Per quest'ultimo, dovrei aggiustare la mia domanda e chiarire questo, sono interessato ai satelliti ecc. Comunque, apprezzo il tuo entusiasmo :-)
@ernestopheles sei sicuro che esista una cosa del genere? Ho cercato per oltre 2 ore non trovando nulla ad esso correlato, sei sicuro che sia andata oltre la presentazione in prove pratiche? Se sei sicuro che abbia fatto dei test pratici, ci proverò un altro tentativo, sono interessato quanto te a questo punto
Dovrebbe, è stato presentato, c'erano delle ricerche su di esso - lo ricordo chiaramente, a quel tempo avevo a che fare con alcune attrezzature in sovrappeso, anche se abbiamo scelto un'altra soluzione. Forse non sono entrati in produzione o forse non è mai stato lanciato nello spazio in qualche missione. Forse non sono mai riusciti a qualificarlo pienamente per il volo spaziale, dopotutto. Forse è diventato un prodotto e ha preso un nome strano per ragioni di marketing. Forse c'è un altro termine tecnico oltre a schiuma a causa di qualche ragione chimica o .... qualunque cosa. Nessuna idea. Ecco perché te lo chiedo.
#2
+5
Rory Alsop
2013-07-22 17:59:46 UTC
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Quello che stai cercando è Aerogel - Www.aerogel.org. Ne esistono di diversi tipi, alcuni dei quali flessibili e leggeri, con una percentuale di aria superiore al 99,9%, e altri più rigidi, con un contenuto d'aria inferiore.

Anche il solido utilizzato può variare, dalla grafite all'alluminio o alla silice, a seconda delle proprietà richieste.

Gli aerogel di silice sono incredibilmente bravi a bloccare il trasferimento di calore, come puoi vedere in questa immagine da http: //stardust.jpl.nasa. gov / tech / aerogel.html

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Questa è una specie di buona direzione, anche se non del tutto ciò che sto cercando. Questa roba non è usata per le parti strutturali principali per quanto ne so. È anche molto più leggero di quello che ricordo - il materiale che è stato esplicitamente proposto per le strutture.
Allora cercherò la variante, penso che fosse ancora oltre il 90% di aria, che era più rigida.
Era questo @ernestopheles - http://www.aerogel.org/?p=1058
Bella pagina, da leggere in dettaglio. Ma ancora non lo corrisponde. Sembra roba piuttosto flessibile, qualcosa che semplicemente non vuoi nelle strutture (che ad esempio devono sopravvivere al sollevamento).
#3
+4
PearsonArtPhoto
2013-07-22 18:18:30 UTC
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Esiste un design a nido d'ape in alluminio comunemente usato. L'idea è, invece di utilizzare alluminio solido, inserire un design a nido d'ape in alluminio tra due piastre di alluminio. Funziona bene per scopi strutturali, fornisce un po 'di flessibilità e riduce il peso. Potrebbe essere quello a cui ti riferisci. C'è un articolo di Wikipedia che mostra alcuni progetti comuni, incluso questo:

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Conosco il favo, ma sicuramente non è quello che sto cercando.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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