L’aérospatial compte parmi les principaux secteurs d’application de la fabrication additive. Les nombreux bénéfices apportés par cette technologie, comme la réduction du nombre de pièces, l’allègement des composants ou encore la création de formes complexes, ont déjà été intégrés par les plus grands donneurs d’ordre, dont la célèbre NASA. Il y a quelques jours, l’agence spatiale américaine révélait avoir mis au point et testé un nouveau procédé d’impression 3D métallique dénommé Laser Wire Direct Close Out (LWDC). Développée par des ingénieurs du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, cette technologie brevetée vise à fabriquer des buses de moteur de fusée dans des délais plus courts tout en diminuant les coûts.
Comme son nom le suggère, LWDC n’est pas un procédé à fusion sur lit de poudre mais une technique à dépôt sous flux d’énergie dirigé (DED). Dans le cas présent, le procédé repose sur l’utilisation d’un fil métallique injecté comme matière première ainsi qu’une source d’énergie dont on ignore encore la nature. Selon la NASA, ce système a été conçu précisément pour fermer les canaux de refroidissement des buses moteur aux formes particulièrement complexes.
Ces canaux contiennent le liquide de refroidissement à haute pression qui protège les parois extrêmement minces d’une buse contre les températures très élevées. Les tuyères utilisées par la NASA sont en effet refroidies grâce à une série des canaux fabriqués à l’intérieur de la buse et qui doivent être scellés, pour contenir le liquide de refroidissement à haute pression.
« développer un processus robuste qui élimine plusieurs étapes dans le processus de fabrication traditionnel »
Le procédé LWDC de la NSA scelle efficacement les canaux de refroidissement et forme une gaine réagissant aux charges structurelles pendant le fonctionnement du moteur. « Notre motivation derrière cette technologie était de développer un processus robuste qui élimine plusieurs étapes dans le processus de fabrication traditionnel« , a déclaré Paul Gradl, un ingénieur de propulsion senior à la branche de développement des composants moteur et technologie de Marshall. « Le processus de fabrication est encore compliqué par le fait que la paroi chaude de la buse est seulement l’épaisseur de quelques feuilles de papier et doit supporter des températures et des contraintes élevées pendant le fonctionnement. »
Pendant un peu plus de 1 040 secondes, la tuyère du moteur-fusée imprimée en 3D a été testée à des pressions et des températures élevées dans la chambre de combustion. « Maintenant, cette technologie est sous licence et considérée dans des applications commerciales dans l’industrie. » a déclaré Preston Jones, directeur de la Direction de l’ingénierie chez Marshall.
La fabrication additive a déjà largement été employée par la NASA dans le cadre de son nouveau lanceur lourd Space Launch System. En début d’année, l’agence spatiale déclarait avoir testé avec succès un système correcteur d’effet POGO imprimé en 3D destiné à son moteur-fusée RS-25. Selon Ariane dont le futur moteur Prometheus sera presque entièrement imprimé en 3D, l’impression 3D lui permettrait de faire des économies considérables, soit un coût unitaire divisé par 10 et un coût du kilogramme de mise en orbite géostationnaire divisé par 4.
*crédits de toutes les photos : NASA/MSFC/David Olive
