Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM

Παπαδόπουλος, Ιωάννης

Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM

datacite.contributor.Supervisor	Βασίλης Κωστόπουλος
datacite.contributor.Supervisor	Θεόδωρος Λούτας
datacite.contributor.Supervisor	Βάιος Λάππας
dc.contributor.author	Παπαδόπουλος, Ιωάννης
dc.contributor.other	Παπαδόπουλος, Ιωάννης
dc.date.accessioned	2024-03-04T08:44:51Z
dc.date.available	2024-03-04T08:44:51Z
dc.date.issued	2024-03-01
dc.degree	graduateThesis
dc.description.abstract	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.
dc.description.translatedabstract	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.
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10889/26692
dc.language.iso	en
dc.rights	CC0 1.0 Universal	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/	*
dc.subject	CubeSat
dc.subject	Fused deposition modeling (FDM)
dc.subject	Polymers
dc.subject	Structural design
dc.subject	Finite element analysis (FEA)
dc.subject.alternative	Νανοδορυφόροι
dc.subject.alternative	Τρισδιάστατη εκτύπωση
dc.subject.alternative	Πολυμερή
dc.subject.alternative	Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων
dc.subject.alternative	Σχεδιασμός δομής
dc.title	Design, analysis and numerical testing of the structure of a 3D nano-satellite manufactures using FDM
dc.title.alternative	Σχεδιασμός, ανάλυση και αριθμητική πιστοποίηση της δομής ενός 3U CubeSat που κατασκευάζεται με τη μέθοδο Fused Deposition Modeling (FDM)