La NASA continue de miser sur l’impression 3D pour ses fusées

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Les exemples d’initiatives et d’applications de fabrication additive touchant à l’exploration et la conquête spatiale, abondent. Dans ce secteur historique pour son utilisation de l’impression 3D, très rares sont les acteurs que ne se soient pas encore accaparer les bienfaits de cette technologie. Parce que l’allégement des composants et leur personnalisation peut induire des économies considérables de carburant et de coûts de production, mais aussi des gains de performance, ils sont nombreux à penser que l’impression 3D est l’avenir de la fabrication aérospatiale.

La NASA qui se penche depuis longtemps sur cette technologie, a récemment révélé comment il comptait miser sur la fabrication additive métallique dans le cadre de son programme Artemis. Pour cette mission spatiale dont l’objectif est d’amener un équipage sur le sol lunaire d’ici 2024, l’agence américaine a décidé d’utiliser un procédé similaire au dépôt de matière sous énergie concentrée appelé « Blown powder directed energy deposition ».

La NASA révèle avoir utilisé cette technologie pour son projet RAMPT (Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology), qui vise en fait à imprimer en 3D les moteurs de ses prochaines fusées qui partiront sur la Lune. Pour ses premiers essais, l’agence spatiale a réalisé une pièce métallique d’un mètre de diamètre sur 0,9 mètres de hauteur, appelée tuyère. Correspondant au conduit terminal de la chambre de combustion de la fusée, cette pièce joue un rôle primordiale. Elle sert à transformer en énergie cinétique l’énergie des gaz de combustion.

La NASA explique que la fabrication additive lui a permis de créer des canaux de refroidissement complexes et intégrés ; chose qui n’était pas possible avec les techniques classiques. Une telle pièce, qui nécessite en temps normal un an de travail avec des méthodes de soudage traditionnelles, n’aurait pris que 30 jours à fabriquer.

« Le procédé de fabrication additive utilisé nous permet de créer des composants à très grande échelle avec des caractéristiques internes complexes »

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La technologie utilisée par les ingénieurs de la NASA, la Blown powder directed energy deposition, repose en fait sur un procédé de type DED (dépôt d’énergie dirigée) où le matériau, en l’occurrence une poudre de métal, est soufflée en même temps qu’elle est fondue par un laser et déposée par une buse. Une tête d’impression montée sur un bras robotique permet de superposer les couches de matières jusqu’à l’obtention de la pièce finale. Cette approche très différente des méthodes à fusion sur lit de poudre, permet de réparer des pièces métalliques et fabriquer de très grandes pièces.

Paul Gradl, co-chercheur principal de RAMPT, commente : « C’est un processus difficile de fabriquer les tuyères de manière traditionnelle, et cela peut prendre très longtemps. Le procédé de fabrication additive utilisé nous permet de créer des composants à très grande échelle avec des caractéristiques internes complexes qui n’étaient pas possibles auparavant. Nous sommes en mesure de réduire considérablement le temps et le coût associés à la fabrication de tuyères à refroidissement par canal et d’autres composants critiques des fusées. »

Plusieurs fois déjà par le passé, la NASA a utilisé la fabrication additive – principalement des technologies à fusion laser sur lit de poudre – pour fabriquer des composants pour sa fusée SLS (Space Launch System), dont un correcteur d’effet POGO et une chambre de combustion. L’agence spatiale américaine développe également ses propres technologies additives, dont une inspirée du soudage par ultrasons appelée « Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) ».