Satelity komunikacyjne operują zwykle na orbicie geostacjonarnej, na wysokości 35 786 km nad równikiem, poruszając się w kierunku zgodnym z obrotami kuli ziemskiej. W zależności od pozycji względem ziemi narażone są na gorące temperatury przy nasłonecznieniu lub ekstremalne zimno w cieniu, a także na szoki termiczne towarzyszące zmianom położenia. W celu zabezpieczenia komponentów elektronicznych na pokładzie satelity znajdują się specjalne systemy regulacji temperatury, wykorzystujące obieg cieczy MPL (mechanically pumped loop) i zaawansowane wymienniki ciepła.
Na potrzeby efektywnego zarządzania temperaturą podzespołów satelitów, inżynierowie ze CSEM (Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique), Lisi Aerospace AM i Thales Alenia dołożyli swoją cegiełkę w rozwój programu AHEAD (Advanced Heat Exchange Devices), opracowując odcinek orurowania MPL ze zintegrowanymi funkcjami pomiaru temperatury i ogrzewania cieczy.
W przypadku systemu rozwijanego przez Thales Alenia, za medium w obiegu MPL służy amoniak pod ciśnieniem 48 barów. Instalacja przystosowana jest do pracy w temperaturze od -65 do +85 °C. Ma za zadanie zarówno doprowadzanie ciepła do podzespołów narażonych na zamarzanie, jak i chłodzenie komponentów, którym grozi przegrzanie. Aby zapewnić stabilną pracę obiegu, należy zapobiegać zbytniemu przechłodzeniu medium, co oznacza konieczność lokalnego podgrzewania.
Element grzewczy zintegrowano z czujnikiem temperatury i przyłączami, umożliwiającymi instalację w obrębie orurowania MPL bez większej interwencji w strukturę systemu. Korpus urządzenia wykonano ze stali 316L w technologii LPBF (laser powder bed fusion). W jego konstrukcji zintegrowano przewody elektryczne i okablowanie czujników. Jak wyjaśnia Hervé Saudan, kierownik zespołu mechaniki precyzyjnej w CSEM, specjalnie opracowana i opatentowana metodologia umożliwia wykonanie korpusu z przewodami i złączem elektrycznym w ramach pojedynczego etapu druku 3D.
Długie i cienkie przewody w budowie urządzenia zabezpieczono mostkami technologicznymi, które zostają usunięte podczas wykończającej obróbki skrawaniem, po zalaniu przewodów izolacją epoksydową. Na koniec metodą AJP (aerosol jet printing) wykonano rezystancyjne czujniki temperatury. Analogiczny komponent wykonano też z aluminium, uzyskując ponad dwukrotną redukcję masy.
Opracowana metodologia może zostać zaadaptowana do produkcji całego szeregu instrumentów pomiarowych, wykorzystywanych na potrzeby monitorowania parametrów satelity. Zintegrowana konstrukcja prowadzi do uproszczenia montażu urządzeń i zmniejszenia ryzyka delaminacji izolacji i zerwania cienkich przewodów.
csem.ch
