Strutturati David Vetturi Professore Associato Matteo Lancini Ricercatore Dottorandi Ileana Bodini Misure Meccaniche per l’Ingegneria e per lo spazio - PD Arnaldo Delli Carri Meccanica Applicata - BS

Provincia di Brescia – DICATA – DIMI o FAP o Qualità/comfort TPL: interazione veicolo infrastruttura viaria Misure di vibrazione in edifici residenziali (Metrobus ) Progetto CIVITAS – Comune di Brescia – UE Diagnostica non distruttiva (materiali lapidei) Attività di laboratorio verso l’esterno/territorio Collaborazione trasversale con numerosi gruppi di ricerca del DIMI e DICATA -> metrologia

David Vetturi Gruppo di Misure Meccaniche e Termiche Convegno DIMI - 2 aprile 2009

L’esperimento LISA, acronimo di Laser Interferometer Space Antenna è un progetto europeo nato dalla collaborazione ESA-NASA con lo scopo di indagare la trasmissione delle onde gravitazionali nello spazio.

LISA Pathfinder è una missione preliminare volta a verificare l’effettiva fattibilità dell’esperimento LISA

Il componente fondamentale della sonda LISA è il sensore inerziale studiato e progettato dalla Thales Alenia Space Italia. Una volta raggiunta l’orbita stabilita un sistema elettromeccanico libera una Testing Mass che viene utilizzata come sistema di riferimento relativo per il satellite.

L’obbiettivo del dispositivo meccanico è quello di rilasciare in assenza di gravità una Testing Mass (TM) all’interno di una Electro Housing (EH) con requisiti di posizionamento estremamente ridotti

posizione < 30  m rotazione < 600  rad

1. Analisi preliminare del progetto meccanico del dispositivo finalizzato alla verifica delle prestazioni di accuratezza di posizionamento 2. Definizione di una procedura di integrazione e di verifica del dispositivo 3. Analisi preliminare delle prestazioni attese applicando la procedura di integrazione 4. Caratterizzazione meccanica dei singoli componenti 5. Integrazione del dispositivo

L’attività su LISA svolta dal 2007 ad oggi è stata preceduta da una ricerca precedente nell’ambito della missione PLANCK di ESA fra il 2004 e 2005 che ha condotto ad alcune pubblicazioni fra cui: D. Vetturi, A. Magalini, L. Pagan Uncertainty assessment on the configuration of a mechanical assembly according to tolerance specifications in design 1st International Conference on Design Engineering and Science - ICDES 2005, 29 October – 1 November Vienna (Austria), Anno 2005 PLANCK avrebbe dovuto essere lanciato il 16 aprile ‘09

L’obbiettivo è quello di trasformare le singole informazioni di tolleranze geometriche di un singolo progetto in termine di informazioni di tipo statistico sulle prestazioni funzionali di un manufatto

x y z x L2 y L2 z L2 x L1 y L1 z L1 x L3 y L3 z L3 x L4 y L4 z L4 x A4 y A4 z A4 x A3 y A3 z A3 x A2 y A2 z A2 x A1 y A1 z A1 PC M L1 M A1 M L2 M A2 M L3 M A3 M L4 M A4 Position vector of the PC in the L1 ref. frame Position vector of the PC in the absolute ref. frame Position of the PC (x,y,z) FH orientation (angles given following any chosen rule) M

Poiché non è possibile assicurare i requisiti di accuratezza di posizionamento finale affidandosi alle sole tolleranze geometriche è stato necessario definire una procedura di integrazione che prevedesse l’allineamento di alcuni oggi del meccanismo finale rispetto ad altri

E’ necessario verificare preliminarmente quali prestazioni in termini di allineamento si possono raggiungere utilizzando la procedura di integrazione definita su oggetti fisici con ben determinate caratteristiche di tolleranze geometriche

Approccio probabilistico Simulazione Montecarlo

TraslationRotation XYZ (*)RzRyRx [  m] [  rad] Min Max Mean value Stand. Deviation st Quart nd Quart th Quart

E’ necessario verificare le prestazioni e le caratteristiche meccaniche degli oggetti fisici che devono essere integrati Rotazioni Traslazioni

Autocollimatore GPRM CMM

diametro 1 mm

Terminate tutte le attività preliminari si è passati alla vera e propria attività di integrazione e allineamento dell’intero dispositivo L’attività è stata eseguita presso i laboratori di Thales Alenia Space Italia di Vimodronone Ad oggi è in fase di conclusione l’attività sul QM (Modello di Qualifica) Entro l’estate saranno integrati i due modelli di volo FM1 e FM2

Le attività si svolgono in Clean Room ISO 5 (classe 100)

Esapode per la movimentazione in fase di allineamento

L’attività svolta ha permesso di definire modalità di analisi delle prestazioni meccaniche di manufatti a partire dalla definizione delle tolleranze geometriche dei componenti; L’attività sperimentale svolta in fase di integrazione ed allineamento ha confermato le previsioni fatte in fase di analisi preliminare La definizione di requisiti estremamente rigidi è in forte contrasto con l’effettiva possibilità di misurare effettivamente tali obbiettivi. PROGETTARE PER MISURARE