高端应用·碳纤维复合材料“鞋盒”将成美国首台无人登月车
本文摘要：（由ai生成）
卡内基·梅隆大学的Iris月球车计划于2021年下半年首次登月，采用碳纤维复合材料制造，具有四轮设计和轻量化底盘，旨在收集数据并展示下一代紧凑型遥控太空漫游车技术。底盘和车轮的制造过程符合NASA严格标准，使用数字化设计和热压罐固化技术，确保零件精确度和强度。Iris的设计和制造展示了复合材料在太空探索中的潜力。
小小月球车，跨出一大步
卡内基·梅隆大学的复合材料密集型月球车“Iris”在模拟月景上进行展示，计划于2021下半年完成首次登月任务。Iris将作为下一代紧凑型遥控太空漫游车的技术示范。
建造和发射无人月球车的原因多种多样，包括通过机载传感器或运输设备收集数据。美国有一个计划在2021下半年发射的探测器，是一个碳纤维复合材料制造的”车轮上的2公斤鞋盒”，卡内基梅隆大学Iris月球探测器项目机械负责人这样将其描述。
复合材料设计与制造
该月球车由一个盒子状的碳纤维复合材料底盘组成，车内装有电机、镜头和摄像头以及遥控设备，车外固定着四个超大的瓶盖状碳纤维复合材料车轮。相关人员解释说，底盘内有大量的空位，可以最大限度地减轻重量，同时可以连接相对较大的车轮，以便攀越障碍物。相关人员说：“我们想在体积上尽可能大地开发一辆漫游车，同时仍要符合我们的预算。”
Iris的原始设计仅包含两个较大的车轮和一个类似于后部“尾巴”的稳定结构，以保持平衡。相关人员说，这种设计旨在尽量减少质量，但是缺点是它只能向前移动。随着整体设计的优化程度提高，2018年秋季，用当前的四轮设计取代了两轮运动，以增加前进和后退的能力。
符合太空探索标准
选择一种材料并设计出符合NASA（美国宇航局）要求的方案后，研发实验室的工程师将碳纤维织物铺在铝模具上。
底盘尺寸约为250×175×105毫米，由复合材料制造商Janicki制造，而车轮则由CMU研究人员自行设计和制造。对于底盘，CMU提供了要求和零件设计，而Janicki提供了其航空结构方面的专业知识来指导材料选择、铺层时间表和铺层布局设计。
据相关人员介绍，底盘制造中最具挑战性的一个方面是，月球车的几块硬件需要直接连接到底盘上，这需要特别的精确度和谨慎性，以避免材料出现起皱或拼接。此外，用于零件的树脂系统需要满足NASA制定的严格排气要求；选择了Solvay复合材料公司MTM45-1 3K碳纤维/环氧预浸料来满足这些要求。
为了制造底盘，研发实验室的团队首先设计并制造了一种铝制叠层工具。底盘的铺层是数字化设计的，使用伊斯曼切割机切割，然后用热压罐固化。使用铣床对固化零件进行修整和钻孔。相关人员说，该零件只有四层厚，因此加工团队需要非常小心地处理这种精密的结构。
为登月做好充足准备
Janicki制造了三个相同的底盘组件-一个用于测试，一个用于备份以及一个踊跃登月。该组件经过精心设计，可以满足严格的太空飞行标准，并可以容纳Iris的传感器，照相机，电池和车轮附件。
来源：Composites World
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