Échantillons produits par l’imprimante 3D métal avant le lancement vers la Station Spatiale Internationale (Avec l’aimable autorisation de l’ESA)
C’était il y a deux ans déjà, le fabricant français d’imprimantes 3D métal AddUp dévoilait sa participation au projet Metal3D ayant pour objectif de développer la première imprimante 3D métal pour le spatial. Mené par l’Agence spatiale européenne (ESA), en collaboration avec Airbus Defence & Space, celui-ci a pour objectif d’étudier la qualité des pièces métalliques imprimées dans l’espace, plus particulièrement à bord de la Station Spatiale Internationale.
Le défi, semble t-il en bonne voie d’être relevé par les protagonistes, consiste à évaluer les capacités et les performances de la fabrication additive en effectuant du dépôt de métal en 3D dans des conditions de microgravité. Ce mardi 30 janvier 2024, l’imprimante 3D a été lancée avec succès par la mission NG-20 de la NASA vers la Station spatiale internationale. Les opérations d’impression devraient commencer fin février ou début mars.
La possibilité de transférer les avantages bien connus de l’impression 3D sur Terre, vers l’espace, solutionnerait un grand nombre de problématiques. Sa capacité à produire un grand nombre de pièces serait en effet particulièrement bénéfique, en particulier pour les missions de longue durée telles que celles envisagées sur Mars. En raison de la distance, les ravitaillements, en plus d’être extrêmement coûteux, seraient pratiquement impossibles. C’est la raison pour laquelle plusieurs projets d’impression 3D en microgravité sont en cours, lesquels visent à répondre aux besoins divers des missions spatiales. Ces projets englobent des applications allant de la réparation à la fourniture alimentaire et médicale pour les astronautes, ainsi que la construction d’habitats spatiaux.
« La possibilité de fabriquer des pièces détachées directement dans l’espace, sans avoir à les transporter depuis la Terre, marque une nouvelle étape pour la prochaine génération d’exploration spatiale. » abonde AddUp. « Cela permettra non seulement de réaliser des millions d’économies, mais aussi d’ouvrir la voie aux vols spatiaux habités en rendant leur fonctionnement autonome viable. »
« Nous étions convaincus qu’avec les connaissances et l’expérience de l’équipe d’AddUp, combinées à l’expertise technologique d’Airbus, nous parviendrions ensemble à fournir une imprimante 3D métal de haute qualité et efficace »
Sur la nature du procédé employé par cette imprimante 3D, on se souvient qu’il y a deux ans les partenaires avaient expliqué avoir opté pour une méthode de type DED (dépôt de matière sous énergie concentrée) qui permet de favoriser les forces induites par la tension de surface. Dans le cas présent, un laser est employé comme source d’énergie, tandis qu’un fil d’acier inoxydable 316L sert de matière première.
Le laser et le système d’alimentation en fil sont intégrés au châssis de la machine, et la table d’impression est rendue mobile grâce à 3 axes linéaires et 1 axe rotatif. Pour prévenir l’oxydation du matériau et minimiser les risques de combustion, la machine fonctionne sous atmosphère d’azote. Compte tenu des ressources limitées à bord de l’ISS, l’air dans la machine est filtré et refroidi tout au long du processus de fabrication afin de réduire la consommation d’azote et maximiser le recyclage de celui déjà présent dans le système.
Interrogé par PRIMANTE3D sur les dimensions de sa machine, AddUp indique que celle-ci a été conçue pour tenir dans 1m3. « La boîte scellée renfermant la machine AM, mesure 540,5 x 663 x 338 mm. L’électronique, l’alimentation et le boîtier de sécurité sont séparés dans un autre emplacement du rack EDR2. » précise le fabricant français.
L’imprimante 3D métal sera installée à bord de l’ISS au début de l’année 2024, aux côtés d’autres expériences menées par les équipes européennes. Quatre échantillons seront fabriqués par l’imprimante à l’intérieur du module Columbus. À des fins de référence et de comparaison, ces échantillons seront également imprimés sur Terre. Une fois les échantillons ramenés sur Terre, ils seront analysés et comparés à ceux fabriqués au sol. L’objectif de ces expériences est de démontrer la faisabilité de l’impression 3D métallique dans un environnement extraterrestre, notamment pour la production de pièces de rechange.
« AddUp a été choisi pour ce projet sur la base d’une longue histoire et d’un partenariat ancré dans l’exploration et l’innovation ». Conclut Elodie Viau, responsable de l’ingénierie chez Airbus Space Systems. « Nous étions convaincus qu’avec les connaissances et l’expérience de l’équipe d’AddUp, combinées à l’expertise technologique d’Airbus, nous parviendrions ensemble à fournir une imprimante 3D métal de haute qualité et efficace pour soutenir l’exploration de l’espace. »
