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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Auslenkung [mm] 1,8 1,5

Auslenkung [mm] 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 -2E-15 4. Verifikation der mechanischen Belastbarkeit Aktorkennlinie SR4 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Coilcurrent I[A] Abbildung 4-5:Vergleich der Aktorkennlinie vor (blau) und nach (rot) dem Vibrationstest Die Mutmaßung einer Entmagnetisierung des Aktormagneten durch Erschütterung, wie sie bei weichmagnetischen Materialien beobachtet wird, kann hierdurch widerlegt werden. Die Angaben des Herstellers, dass diese Mechanismen bei den hartmagnetischen Seltenerdenelementen nicht auftreten, kann dementsprechend bestätigt werden [6]. 18 SR#4 CoilA+B Pretest SR#4 CoilA+B Posttest

5. Verifikation der Lebensdauer 5. Verifikation der Lebensdauer Ziel des sog. Lebensdauertests ist es, die einwandfreie Funktionstüchtigkeit des Shuttersystems über die gesamte Dauer der Bepi-Colombo Merkur-Mission sicherzustellen. Da der Ausfall des Shutters zum Verlust der Kalibriermöglichkeit des Thermal- Infrarotspektrometers führen würde, könnten die mineralogischen Messergebnisse aufgrund der kosmischen Hintergrundstrahlung verfälscht und unbrauchbar werden. Aus Platzgründen kann der Shutter nicht redundant ausgeführt werden, wie dies oft bei missionsrelevanten Bauteilen in der Raumfahrt üblich ist. Um während des Betriebs mögliche Schadens- bzw. Versagensursachen, wie z.B. Materialermüdung zu erfassen, wird das gesamte Shuttersystem einem Dauertest unterzogen. Unter Materialermüdung wird die Schädigung oder das Versagen von Werkstoff und Bauteil unter zeitlich veränderlicher, häufig wiederholter Beanspruchung verstanden. Es bilden sich bevorzugt an Fehlstellen, Kerben und Querschnittsübergängen nach kleinerer oder größerer Schwingspielzahl Anrisse. Die Risse vergrößern sich mit den weiteren Schwingspielen, schließlich tritt der Restbruch ein. Dies geschieht bei einer Beanspruchungshöhe, die weit unterhalb der statischen Festigkeit liegen kann. Je höher die Beanspruchung, desto kürzer die Lebensdauer. Die Gefahr des Ermüdungsschadens ist bei allen häufig wiederholt belasteten Bauteilen gegeben [7]. Um zusätzlich zur mechanischen Struktur das gesamte Shuttersystem einschließlich Elektronik, Aktorik und Sensorik (vgl. Abbildung 3-1) einem Dauertest unterziehen zu können, wird das gesamte Engineering Model des Shutters innerhalb der spezifizierten Betriebsbedingungen, die in Kap. 3.3 erläutert sind, für den Test verwendet. Da sich im Laufe des Tests eine erhöhte Verifikationsrelevanz des Aktors bzw. der elektromagnetischen Bauelemente herausstellt, wird der Fokus in zunehmendem Maße von der mechanischen Struktur auf diesbezügliche Untersuchungen verlagert. 19

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