Development of tuneable SMA actuators based on partial transformations for space applications

The aim of this work is to develop tuneable SMA actuators based on partial transformations for space applications. The current SMA actuators have only two equilibrium positions thus cannot be used for multiple positions. To achieve this, the work demonstrates controllability of SMA wire through voltage. By electrical heating, the wire can be brought to partial transformation phase, i.e., in reverse martensite state. This way the desired strain is obtained and tuneability is achieved. The experiments were carried out in two phases. The first phase of the experiments was performed in “Consiglio Nazionale delle Ricerche” (CNR), Lecco, relying on the techniques of Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis, to characterise the wire and achieve phase diagram. The second phase of the experiments, i.e. electrical heating to obtain partial transformations, was carried out in the Aerospace Materials and Technologies Lab of Politecnico di Milano University, Milan. All the data was interpreted using the LabView software to obtain another phase diagram. The two phase diagrams are then compared to verify the object. The results obtained from these experiments have been presented and discussed in this work.

Lo scopo di questo lavoro è lo sviluppo di attuatori SMA regolabili basati su trasformazioni parziali per applicazioni spaziali. Gli attuatori SMA attuali hanno solo due posizioni di equilibrio, quindi non possono essere utilizzati per posizioni multiple. Per ottenere ciò, il lavoro dimostra la controllabilità del filo SMA attraverso la tensione. Tramite il riscaldamento elettrico, il filo può essere portato in fase di trasformazione parziale, cioè in stato di martensite inversa. In questo modo si ottiene il ceppo desiderato e si ottiene la tunacità. Gli esperimenti sono stati condotti in due fasi. La prima fase degli esperimenti è stata condotta presso il "Consiglio Nazionale delle Ricerche" (CNR) di Lecco, basandosi sulle tecniche di Calorimetria a Scansione Differenziale (DSC) e Analisi Meccanica Dinamica, per caratterizzare il filo e ottenere il diagramma di fase. La seconda fase degli esperimenti, cioè il riscaldamento elettrico per ottenere trasformazioni parziali, è stata effettuata presso il laboratorio Aerospace Materials and Technologies del Politecnico di Milano, Milano. Tutti i dati sono stati interpretati utilizzando il software LabView per ottenere un altro diagramma di fase. I due diagrammi di fase vengono quindi confrontati per verificare l'oggetto. I risultati ottenuti da questi esperimenti sono stati presentati e discussi in questo lavoro.