Даже при малом размере, наноспутники способны выполнять множество задач. В состав их полезной нагрузки как правило, входят фотокамеры, различные датчики, биохимические эксперименты, регистраторы, электронные компоненты, конструктивные и технологические решения, проходящие процедуру тестирования перед использованием в средних и больших спутниках (500...1000 кг и более 1000 кг соответственно) [1].
Зачастую при проектировании малых космических аппаратов представляется невозможным применение тех или иных конструкторско-технологических решений. Связано это с тем, что традиционные методы производства не могут предоставить тот особый набор качеств, который способны дать аддитивные технологии. С их помощью можно создавать изделия практически любых форм и размеров.
Применение 3D-печати композитами к изготовлению корпусов малых спутников является важной задачей, так решение ее позволит значительно снизить затраты и время на изготовление. При этом идет уменьшение массы конструкции, откуда вытекает возможность увеличение полезной нагрузки, при сохранении общей массы. Открывается возможность изготовления корпусов, сборки и запуска спутников с космических станций. Это открывает путь к принципиально новым вариантам исполнения спутников конструкции CubeSat. Следовательно, это упрощает саму конструкцию корпуса, снижает ее массу, что позволит увеличить полезную нагрузку и делает ее экономически выгоднее аналогов [2].
Цель работы — расширить методы изготовления корпусов малых спутников для повышения их весовой и экономической эффективности за счет применения 3D-печати изделий из композиционных материалов, армированных непрерывными волокнами.
В работе предложена конструкция каркаса наноспутника, изготовленного методом композитной трехмерной печати. Для конструкции проведены:
Предложенная конструкция была изготовлена методом трехмерной печати изделий из композиционных материалов с непрерывным армированием. Была разработана траектория укладки слоев для 3D-принтера, которая позволила эффективно использовать свойства композита в конструкции рамы.
Был проведен сравнительный анализ композитной и аналогичной алюминиевой конструкций по массе. Композитная рама оказалась эффективней на 24 %.
Проведен сравнительно-экономический анализ, показавший увеличение рентабельности композитной рамы по сравнению с аналогом из алюминия в три раза. Данный анализ справедлив при изготовлении конструкции каркаса наноспутника на Земле [5].