Des tests sur le terrain ont été effectués au Columbia Scientific Balloon Facility de la NASA, au Texas, avant le décollage. Pour ce faire, l’antenne imprimée en 3D a été montée sur une échelle (crédits photo : NASA/Peter Moschetti)
Avec la défense et le médical, le secteur aérospatial est l’une des verticales sur lesquelles les start-up d’impression 3D concentrent désormais leurs efforts. L’une des raisons est qu’après des années de spéculations et d’espoirs déçus, les investisseurs ont retenu la leçon. Ils privilégient désormais des approches plus prudentes et rationnelles. Les technologies doivent être orientées vers la résolution de problèmes très spécifiques dans des secteurs à haute valeur ajoutée.
L’un des exemples à suivre est Fortity. A l’origine d’une technologie d’impression 3D magnétique dédiée à la 5G et l’électronique, cette pépite américaine a mis sa solution dans les mains de la NASA pour une application bien spécifique.
Livrée à l’Agence Spatiale à l’automne dernier, son imprimante 3D FLUX ONE a permis de construire une antenne dipolaire magnéto-électrique pour un ballon météorologique. Testée en vol à l’aide d’un ballon météorologique atmosphérique sur une altitude de 30 000 m, le dispositif a pu démontrer qu’il pouvait transmettre des données scientifiques à la Terre à moindre coût. Grâce à cette technologie, l’équipe de la NASA a pu concevoir et imprimer la partie conductrice de l’antenne en quelques heures.
« Pour cette démonstration technologique, les ingénieurs du Near Space Network de la NASA ont conçu et construit une antenne imprimée en 3D, l’ont testée avec les satellites relais du réseau , puis l’ont fait voler sur un ballon météo. Une antenne dipôle est couramment utilisée dans la radio et les télécommunications. L’antenne possède deux « pôles », créant un diagramme de rayonnement semblable à une forme de beignet. » précise la NASA.
Si vous découvrez Fortify, cette start-up née en 2016, a développé une technologie d’impression 3D composite très atypique appelée Fluxprint. Reposant sur un procédé par photopolymérisation de type DLP, celle-ci utilise une résine chargée en fibres hachées, lesquelles peuvent être orientées à l’aide d’un champ magnétique.
Sachant que la plupart des matériaux composites sont anisotropes, c’est-à-dire que leurs propriétés varient en fonction de la direction, la possibilité d’orienter les fibres de renforcement devient un atout majeur pour obtenir des caractéristiques physiques spécifiques.
À l’instar du bois, dont la résistance est influencée par l’orientation des fibres, l’alignement des fibres de carbone ou de verre dans une pièce impacte directement sa résistance. À ce sujet, Fortify soutient que la résistance de ses pièces se situe entre celle des impressions 3D classiques renforcées en fibres et celle des impressions 3D entièrement métalliques.
« La NASA peut créer des antennes de communication hautes performances adaptées aux spécifications de mission plus rapidement que jamais auparavant »
La chambre anéchoïque de la NASA Goddard élimine les échos et les réflexions des ondes électromagnétiques pour simuler le « calme » relatif de l’espace. Ici, l’antenne est installée sur le mât de la chambre anéchoïque (crédits photo : NASA/Peter Moschetti)
Spécifications du système d’impression 3D Flux One de Fortify
Bien que cela ne soit pas précisé par la NASA, il se pourrait que le matériau utilisé pour son antenne soit le Radix™, une résine diélectrique imprimable en 3D, qui trouve son origine dans une collaboration entre Fortify et Rogers Corporation, une société américaine spécialisée dans les matériaux d’ingénierie.
Il s’agit d’un matériau diélectrique à faible perte, qui s’adresse aux composants et dispositifs utilisés dans les systèmes de détection et de communication à large bande passante et haute fréquence. Fortity précise que ce matériau peut être également métallisé par post-traitement.
La NASA explique que l’antenne en question, a été développée en collaboration avec ses ingénieurs des programmes de ballons scientifiques et de communications spatiales, et qu’elle a pour but de démontrer des capacités de fabrication à faible coût.
Après sa fabrication, le dispositif imprimé en 3D a été testé dans ce que l’on appelle une chambre anéchoïque (voir photo) du Goddard Space Flight Center pour simuler les conditions spatiales et valider ses performances.
Après quoi la pièce a ensuite été envoyée au Columbia Scientific Balloon Facility pour tester ses capacités de transmission de données avec un système de communication spatial. Les tests ont alors comparé l’antenne imprimée en 3D à une antenne standard pour optimiser ses performances
L’équipe a évalué ses performances en envoyant des signaux vers et depuis l’antenne imprimée en 3D et le système de communication prévu pour le ballon, une antenne satellite standard. Les deux antennes ont été testées sous différents angles et élévations. En comparant l’antenne imprimée en 3D avec l’antenne standard, ils ont établi une base de référence pour des performances optimales.
« La démonstration a révélé les résultats attendus par l’équipe : grâce aux capacités rapides de prototypage et de production de la technologie d’impression 3D, la NASA peut créer des antennes de communication hautes performances adaptées aux spécifications de mission plus rapidement que jamais auparavant. » a déclaré l’Agence Spatiale, avant de conclure. « La mise en œuvre de ces avancées technologiques modernes est vitale pour la NASA, non seulement pour réduire les coûts des plateformes existantes, mais également pour permettre les missions futures.«
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