Modellazione e caratterizzazione meccanica di un sistema di presa elettro-adesivo per attività di manutenzione in orbita

Questo elaborato di tesi si concentra sulla modellazione e caratterizzazione meccanica di un innovativo sistema di presa elettro-adesivo (EAD), il gripper EAAL (Electro-Active Adhesive Layer) di AdapTronics, pensato per applicazioni di manutenzione in orbita (IOS) e gestione dei detriti spaziali. Gli EAD sono versatili, leggeri e hanno basso consumo energetico, rendendoli ideali per aderire a diverse superfici nello spazio. Il gripper EAAL, progettato per compatibilità con gli ingombri tipici dei CubeSat, si distingue per assenza di parti mobili e una forza di presa in direzione normale alla superficie target consistente. Gli EAD ivi montati sono fabbricati con un film commerciale di Poliimmide (PI), elettrodi in nanoparticelle d'argento stampati a getto d'inchiostro e uno strato di silicone per incapsulamento. Per la caratterizzazione, è stato progettato e realizzato un banco prova custom con il quale testare il gripper con angoli di approccio alle superfici di presa rispetto alla direzione di sollecitazione variabili (0°, ±15°, ±30°, ±45°). I materiali testati, comunemente usati sulle superfici esterne di satelliti, sono stati alluminio anodizzato e un film sottile di polipropilene alluminizzato. I test sono stati condotti alimentando il gripper EAAL a 4 kV, con precarichi definiti. I risultati sperimentali evidenziano una asimmetria nelle forze, possibilmente dovuta a difetti costruttivi. Si osserva crescita lineare della forza con l'angolo per l'alluminio e andamento non lineare per il polipropilene a 45°. Un modello meccanico delle forze di presa, basato su travi incastrate, è stato sviluppato per prevederne il comportamento. Concludendo, la struttura di test ha mostrato buona resistenza e ripetibilità. Sebbene il modello meccanico richieda ulteriori verifiche, esso costituisce un valido punto di partenza. Sviluppi futuri includono miglioramenti alla struttura di test e l'espansione del modello meccanico per considerare sforzi nelle tre dimensioni spaziali.