Progettazione e produzione della struttura cilindrica di un vettore sonda in materiale composito

This thesis explores the design and manufacturing of a carbon fiber composite structure for a probe carrier, comparing it to an aluminum alternative. Mass reduction is a crucial factor in aerospace engineering, as it directly impacts launch efficiency and mission costs. The study aims to assess the viability of carbon fiber as an alternative material for the skin of the section housing the fuel tank of the SFR1 rocket from the THRUST project. This is achieved through FEM analysis of critical load (buckling) and bending deformation. The chosen production process, vacuum infusion, has proven effective in optimizing the composite's mechanical properties. The results show a 77.13% mass reduction compared to aluminum, with a decrease in critical load while remaining within a wide safety margin. The research highlights how adopting carbon fiber composites can provide an effective solution for aerospace applications, maintaining high mechanical safety margins while significantly reducing mass.

Questa tesi esplora la progettazione e produzione di una struttura composita in fibra di carbonio per un vettore sonda, confrontandola con un’alternativa in alluminio. La riduzione della massa è un elemento cruciale nell’ingegneria aerospaziale, poiché incide direttamente sull’efficienza del lancio e sui costi della missione. Lo studio mira a verificare la validità della fibra di carbonio come materiale alternativo per la skin della sezione contenente il serbatoio del razzo SFR1 del progetto THRUST, attraverso un’analisi FEM del carico critico (buckling) e della deformazione a flessione. Il processo di produzione scelto, l’infusione sottovuoto, ha dimostrato di ottimizzare le proprietà meccaniche del composito. I risultati mostrano un risparmio di massa del 77,13% rispetto all’alluminio, a fronte di una riduzione del carico critico rimanendo comunque in ampio margine di sicurezza. La ricerca evidenzia come l’adozione di compositi in fibra di carbonio possa rappresentare una soluzione efficace per applicazioni aerospaziali, mantenendo un elevato margine di sicurezza meccanica e riducendo la massa.