Bobines électromagnétiques de l’ESA imprimées dans une poudre de cuivre pur (crédits photo : ZARM Technik AG)
Précurseur dans son utilisation, le secteur du spatial s’est fait de l’impression 3D un allié précieux pour progresser dans ses différentes applications. De ses premières utilisations à des fins de prototypage, jusqu’à plus récemment pour imprimer des fusées presque entières, la fabrication additive est la source de nombreux et importants progrès dans cette industrie.
À un point tel, que plus aucun des nouveaux moteurs de fusée n’est fabriqué sans elle. La raison est que cette technologie offre des avantages particulièrement cruciaux pour les fusées et autres engins spatiaux, comme l’allègement des composants, ainsi que la diminution drastique du nombre de pièces qui les composent. Sans oublier les réductions de coûts et de délais de fabrication.
C’est dans ce contexte que l’Agence spatiale européenne (ESA) a révélé avoir utilisé l’impression 3D pour des bobines électromagnétiques en cuivre pur. Une réalisation née d’un programme général
de soutien technologique (GSTP) mise en place par l’ESA, qui vise à développer et à tester des technologies innovantes pour renforcer les capacités spatiales européennes. Par sa liberté de conception, l’impression 3D a permis de créer des formes géométriques plus complexes qui optimisent la production de champs magnétiques.
La raison pour laquelle ce cas d’application est particulièrement intéressant, est que les bobines électromagnétiques jouent un rôle crucial dans le secteur spatial. Elles sont des composants essentiels des magnétomètres permettant la mesure précise du champ magnétique spatial. Ces données sont vitales pour la navigation et l’orientation des satellites, contribuant à maintenir leur stabilité en orbite.
De plus, les bobines électromagnétiques sont souvent utilisées dans les systèmes de propulsion électrique, où elles génèrent des champs magnétiques pour interagir avec le plasma, propulsant ainsi les satellites de manière plus efficace. En outre, elles sont employées dans la fabrication de magnétorquers, des dispositifs permettant le contrôle d’orientation des satellites en exploitant les forces magnétiques.
« Il s’agit là des résultats de l’un des plus de 2 000 contrats de recherche entrepris au cours des trois dernières décennies du programme général de technologie de soutien de l’ESA »
Ici une poudre de cuivre pur développée par Infinite Flex pour la fabrication additive (crédits photo : Infinite Flex )
L’ESA nous apprend qu’il s’agit d’un procédé à fusion laser sur lit de poudre qui a été employé pour réaliser ladite pièce. L’impression a été réalisée par un fournisseur de services de fabrication du nom de Zarm Technik. Basée à Brême, en Allemagne, cette entreprise a déjà fourni des pièces imprimées 3D pour de nombreuses missions spatiales à succès. Il semblerait que celle-ci utiliserait un système à laser vert, un type de laser dont on sait qu’à l’instar des bleus, il permet à des matériaux comme le cuivre pur d’être fusionnés en ne réfléchissant plus les longueurs d’ondes. Cela lui permet de mieux absorber la lumière que les lasers rouges couramment employés par les imprimantes 3D métal.
« Il s’agit là des résultats de l’un des plus de 2 000 contrats de recherche entrepris au cours des trois dernières décennies du programme général de technologie de soutien de l’ESA, en collaboration avec l’industrie et le monde universitaire européens pour finaliser des technologies prometteuses pour les vols spatiaux et le marché libre. » commente l’ESA.
L’utilisation de l’impression 3D pour fabriquer des bobines électromagnétiques en cuivre revêt une grande importance dans l’industrie aérospatiale, car elle optimise l’efficacité et la fabrication des équipements destinés aux missions spatiales, entraînant une diminution des coûts et du poids des engins spatiaux.
Cette approche contribuera à améliorer l’efficacité du lancement des véhicules spatiaux et favorisera une utilisation plus économique du carburant. L’ajout récent du cuivre, à fortiori dans sa forme la plus pure, aux matériaux compatibles avec les procédés à fusion laser sur lit de poudre, ouvrent la voie à l’optimisation d’une nouvelle catégorie de composants critiques.
