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5 Fév, 2024

La « première » imprimante 3D métal pour l’espace développée par Airbus et AddUp sera testée sur l’ISS

La « première » imprimante 3D métal pour l’espace développée par Airbus et AddUp sera testée sur l’ISS

Airbus  et AddUp ont développé pour l’ Agence spatiale européenne  (ESA) ce que les sociétés considèrent comme la première imprimante 3D métallique pour l’espace. Le système sera bientôt testé à bord du module Columbus de la Station spatiale internationale (ISS). Selon Airbus, l’imprimante pourrait « véritablement changer la donne » pour la fabrication dans l’espace et les futures missions sur la Lune ou sur Mars.

Le projet, connu sous le nom de « Metal3D », a débuté en 2016 lorsque l’ESA a attribué le contrat à Airbus Defence & Space. L’un des objectifs clés était de créer la première imprimante 3D métallique fonctionnant en microgravité, à bord de la Station spatiale internationale. AddUp accompagne le groupe Airbus depuis plus d’une décennie avec une fourniture de pièces de vol, mais également sur de nombreux projets d’innovation.

Il existe déjà plusieurs imprimantes 3D polymères à bord de l’ISS, dont la première est arrivée en 2014. Les astronautes ont déjà utilisé ces systèmes pour remplacer ou réparer des pièces en plastique, car l’un des enjeux majeurs de la vie quotidienne dans l’espace est l’approvisionnement en équipements, ce qui peut prendre des mois pour arriver.

Airbus affirme que cette contrainte logistique va s’intensifier sur les futures stations sur la Lune et sur Mars dans les prochaines décennies. Même si la matière première doit encore être lancée, l’impression de la pièce reste plus efficace que son transport complet jusqu’à sa destination finale.

« L’imprimante 3D métal apportera de nouvelles capacités de fabrication en orbite, notamment la possibilité de produire des pièces structurelles porteuses plus résistantes qu’un équivalent en plastique », a déclaré Gwenaëlle Aridon, ingénieur en chef de l’assemblage spatial d’Airbus. « Les astronautes pourront fabriquer directement des outils tels que des clés ou des interfaces de montage qui pourraient relier plusieurs pièces entre elles. La flexibilité et la disponibilité rapide de l’impression 3D amélioreront considérablement l’autonomie des astronautes. »

Alors que le processus d’impression 3D a été « maîtrisé » sur Terre, l’impression 3D de métal dans l’espace présente son propre ensemble de défis techniques. Sébastien Girault, Ingénieur système d’imprimante 3D métal chez Airbus explique : « Le premier défi de cette technologie était la taille. Sur Terre, les imprimantes 3D métal actuelles sont installées dans un laboratoire d’au moins dix mètres carrés. Pour créer le prototype de l’ISS, nous avons dû réduire l’imprimante à la taille d’une machine à laver. À cette taille, nous pouvons imprimer des pièces d’un volume de neuf centimètres de haut et cinq centimètres de large. »

Le deuxième défi est la sécurité, en protégeant l’ISS de l’environnement d’impression agressif provoqué par le laser et de la chaleur qu’il génère. L’imprimante se trouve dans une boîte métallique scellée, qui fait office de coffre-fort. Airbus affirme que le point de fusion des alliages métalliques compatibles avec ce procédé peut être bien supérieur à 1 200°C, contre environ 200°C pour le plastique.

Spécimen à imprimer avec le métal imprimé en 3D à bord de l’ISS

« La gestion de la gravité est également essentielle, c’est pourquoi nous avons choisi la technologie d’impression filaire. Le fil est indépendant de la gravité contrairement au système à base de poudre qui doit toujours tomber au sol », ajoute Sébastien Girault.

Les fumées émises doivent être traitées par des filtres et captées à l’intérieur de la machine afin qu’elles ne contaminent pas l’air à l’intérieur de l’ISS. Aridon a déclaré : « La sécurité et la contamination sont des facteurs clés pour nous, non seulement pour l’ISS, mais aussi pour une utilisation future sur la Lune. »

Le directeur technique d’AddUp, Sébastian Devroe, a ajouté : « Le développement de l’imprimante 3D métal repose sur l’expertise multidisciplinaire unique des ingénieurs et chercheurs d’AddUp. Notre personnel possède une expertise dans une variété de processus de fabrication additive, de conception de machines, de programmation et d’optimisation des opérations. Les équipes ont accompagné le développement de cette première imprimante 3D métal, qui sera bientôt en orbite. L’imprimante 3D métal a été conçue et optimisée pour répondre aux conditions et à l’environnement de la Station spatiale internationale. »

Deux imprimantes 3D seront utilisées pour cette expérience, afin de tester si l’impression 3D métallique est adaptée à un environnement en microgravité. Le « modèle de vol » sera à l’intérieur de l’ISS et le « modèle d’ingénierie » sera sur Terre. Les astronautes imprimeront en 3D quatre échantillons dans l’espace, qui seront renvoyés sur Terre pour analyse. Les mêmes spécimens seront fabriqués à l’aide de l’imprimante de modèles techniques.

Sébastien Girault a déclaré : « Afin d’évaluer les effets de la microgravité, l’ESA et l’Université technique danoise effectueront des tests de résistance mécanique et de flexion ainsi que des analyses microstructurales sur les pièces fabriquées dans l’espace et les compareront aux autres spécimens. »

Airbus affirme que l’impression 3D métallique à bord de l’ISS contribuera à améliorer la compréhension de la qualité de l’impression métallique en orbite et fournira des informations précieuses sur le fonctionnement d’une imprimante 3D métallique dans l’espace. L’entreprise affirme que l’impression 3D de pièces structurelles dans l’espace constitue une étape importante dans la préparation des technologies dont l’humanité aura besoin pour une présence durable sur la Lune.

« Augmenter le niveau de maturité et l’automatisation de la fabrication additive dans l’espace pourrait changer la donne pour soutenir la vie au-delà de la Terre », a ajouté Gwenaëlle Aridon. « Au-delà de l’ISS, les applications pourraient être étonnantes. Imaginez une imprimante métallique utilisant du régolithe transformé [moondust] ou des matériaux recyclés pour construire une base lunaire ! »

Elodie Viau, responsable de l’ingénierie chez Airbus Space Systems, a déclaré : « 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. Nous sommes convaincus qu’avec les connaissances et l’expérience de l’équipe AddUp, combinées à l’expertise technologique d’Airbus, ensemble, nous réussirions à fournir une imprimante 3D métal efficace et de haute qualité pour soutenir l’exploration de l’espace. »

https://www.tctmagazine.com/additive-manufacturing-3d-printing-news/metal-additive-manufacturing-news/airbus-sends-the-%E2%80%9Cworld%E2%80%99s-first%E2%80%9D-metal-3d-printer-for-space-developed-by-airbus-and-addup-to-be-tested-on-the-iss/

https://addupsolutions.com/

https://www.nasa.gov/international-space-station/