Bricolaje OrionOptics 14″

Sustitución del  tubo del telescopio de 14″ Orion Optics de aluminio por uno fabricado en fibra de carbono y  núcleo de aramida en panal de abeja

Consideraciones previas.

El tubo está destinado a usarlo en un telescopio newton de 14” y 1600mm de focal sobre una montura ASA DDM60. El original es de aluminio plegado con su costura central con un peso de 7,5Kg.

El conjunto completo del telescopio con la CCD, cables, anillas etc pesa unos 27 Kg sobrepasando la capacidad de carga de la montura DDM60 que está recomendada en 25Kg.

El método de trabajo de la fibra de carbono mediante laminado manual sin aplicación de vacío, temperatura, ni presión no es el ideal, y por eso no se consiguen los mismos resultados que si de una pieza de aviación o de un Fórmula 1 se tratase, sin embargo las solicitaciones mecánicas a las que se somete un telescopio son muy bajas y el resultado final mejora por mucho al tubo original en muchos aspectos.

 Objetivos

 Son varios los objetivos planteados en la sustitución de este tubo:

 -          Reducción de peso: El tubo terminado pesa 5,5Kg, además eliminamos las anillas reduciendo otros 2 Kg, quedando finalmente en unos 23 Kg de carga total sobre la montura, dentro de los límites establecidos, peso muy difícil de conseguir para un telescopio newton de 14”.

 -          Aumento de rigidez: La montura ASA DDM60 es muy exigente en cuanto a las flexiones, en el tubo original eran muy evidentes debido al peso del espejo primario, la palanca de la CCD y las anillas muy finas y endebles. El sándwich en fibra de carbono y aramida con un espesor de pared final de 8mm le dan una gran rigidez eliminando las flexiones.

 -          Dilatación térmica/foco: Se ha utilizado un porcentaje en resina/fibra de 50%/50%, los porcentajes utilizando vacío y presión pueden descender a 40-60% o menos con lo que el coeficiente de dilatación térmica está mas contenido, aún así el coeficiente de dilatación térmica de la fibra de carbono es una constante y solo el mayor contenido en resina influye en su aumento,  el compuesto resina/fibra al 50% sigue teniendo un coeficiente de dilatación muy por debajo del aluminio original del tubo con lo que conseguiremos un mejor comportamiento del enfoque frente a cambios de temperatura.

Construcción del molde

Molde construido mediante cuatro discos de madera, centrados por 3 varillas roscadas y un tubo central que servirá de apoyo y giro para colocar la fibra. Alrededor se ha plegado una plancha fina de vinilo cosida con grapas a un tablón longitudinal, tapando la costura con cinta aislante negra, para evitar que la resina llegue a la madera.

El vinilo garantizará el desmoldado sencillo una vez terminado el tubo, desmontando las varillas roscadas y sacando los discos de madera.

 

Colocación de la primera capa en fibra de carbono

 La capa interior es bidireccional, seguida de 3 capas de unidireccional en el sentido longitudinal del tubo.


 Colocación del núcleo de aramida en panal de abeja

La aramida en panal de abeja aleja la capa interior de fibra de la exterior que colocaremos mas tarde, cuanto mayor es la separación y en función del espesor de las capas de fibra interior y exterior mas resistencia se obtiene en el tubo. En este punto ya tenemos las primeras capas de fibra de carbono colocada e impregnada en resina epoxi. Esta aramida lleva bastante cantidad de resina, en torno a 1,5Kg/m2 que se le aplicará posteriormente mediante brocha, lo más uniformemente posible.

Para garantizar que no se despega la aramida de la fibra de carbono durante el proceso de curado se enrolla con vendas elásticas. Se deja 24h a temperatura ambiente tiempo suficiente para el curado de la resina utilizada según sus especificaciones técnicas.

Colocación de la capa exterior de fibra

Nuevamente 3 capas de fibra unidireccional y una última capa de bidireccional, esta última capa se impregna un poco mas de lo normal y se cubre con un plástico. A medida que se va enrollando el plástico se le van quitando con cuidado las burbujas de aire con una espátula de plástico arrastrando la resina sobrante.

Se envuelve todo con plástico transparente, aplicando la mayor presión posible y se deja curar 7 días para garantizar un curado completo.

Corte a medida, bordes, agujeros

Pasados los 7 días se desmolda fácilmente y tenemos un tubo sólido y rígido, ya solo queda cortarlo a la medida necesaria, preparar los bordes que se rellenarán con masilla epoxi cargada con fibra de carbono creando unos aros de refuerzo en los dos extremos del tubo, los agujeros para el enfocador, patas de la araña, la celda del primario y montarlo todo.

Tubo terminado

Para acoplarlo a la montura se ha utilizado una pletina de aluminio y dos cuñas fabricadas en un molde, también mediante fibra de carbono, para poder contrapesarlo utilizamos un aro de aluminio con una pequeña pesa de 0,5Kg que se puede desplazar a lo largo del tubo o girar alrededor de él, marcando diferentes posiciones según el equipo colocado en el enfocador.

Resultados

Los objetivos planteados se han cumplido, hemos reducido el peso hasta entrar dentro de los límites de la montura, hemos aumentado la rigidez y eliminado las flexiones y además hemos ganado en estabilidad del foco de la imagen teniendo un menor coeficiente de dilatación que el inicial. Por otro lado el tubo ha quedado precioso.

Precauciones

Aunque pueda parecer un trabajo sencillo por las fotografías, no se recomienda ejecutarlo sin experiencia previa y sin ayuda, han hecho falta un mínimo de dos o tres personas, mucho tiempo de estudios de documentación, y cálculos previos, prácticas con material real para coger experiencia, hay que hacer muchas operaciones auxiliares que no aparecen en este documento como cortar la fibra a medida, preparar los soportes, lijado y barnizado epoxi, además de contar con una persona que ya había trabajado anteriormente con estos materiales.

La resina epoxi solo permite trabajarse por un tiempo muy corto, por lo que hay que tener todos los pasos bien pensados y calculados, hay poco margen para la improvisación.

No hay que dejar de lado el tema de la seguridad, la resina epoxi es tóxica y durante los trabajos de corte se desprenden pequeñas fibras y polvo muy dañinos para la salud, trabajar siempre en ambientes abiertos, con máscaras para vapores y guantes.