La première imprimante 3D métal au monde pour espace est en route vers la Station spatiale internationale (ISS), où il sera installé dans le module Columbus de l’ESA. Sa mission est de démontrer la validité de la technologie en orbite et d’ouvrir la voie à une utilisation future sur Mars et sur la Lune.
Développée par Airbus, l’imprimante de 180 kg servira à réparer ou fabriquer des outils, des interfaces de montage et des pièces mécaniques. Elle peut imprimer des pièces d’un volume de neuf centimètres de haut et cinq centimètres de large, le processus durant environ 40 heures.
Une fois installée à l’ISS, l’imprimante 3D fabriquera quatre échantillons de métal qui seront renvoyés sur Terre pour analyse. Le modèle technique au sol de l’imprimante produira également les mêmes spécimens.
« 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 », Sébastien Girault, ingénieur système d’imprimante 3D métal chez Airbus, a expliqué.
Fabrication dans l’espace : la nouvelle frontière
La fabrication dans l’espace est devenue la nouvelle frontière à la fois pour la recherche et pour l’amélioration des capacités d’exploration spatiale.
En matière de R&D, les propriétés de l’espace (sa microgravité, son état proche du vide et ses niveaux de rayonnement plus élevés) offrent un banc d’essai unique pour des secteurs allant de semi-conducteurs aux produits pharmaceutiques.
Dans le même temps, la capacité de réparer ou de produire des pièces dans l’espace réduit la dépendance à l’égard des fournitures envoyées depuis la Terre et est donc essentielle à l’exploration prolongée et au maintien de la vie dans l’espace.
« Augmenter le niveau de maturité et d’automatisation de la fabrication additive dans l’espace pourrait changer la donne pour soutenir la vie au-delà de la Terre », a déclaré Gwenaëlle Aridon, ingénieur en chef d’Airbus Space Assembly.
« Au-delà de l’ISS, les applications pourraient être étonnantes. Imaginez une imprimante métal utilisant du régolithe transformé [moondust] ou des matériaux recyclés pour construire une base lunaire !
L’ère du métal dans l’espace
impression en 3D La fabrication de pièces en plastique à bord de l’ISS a lieu depuis 2014. Mais l’impression de métal dans l’espace comporte son lot de défis.
Le premier est la taille. Cela nécessitait de réduire l’imprimante aux dimensions d’une machine à laver ; en comparaison, les imprimantes au sol occupent au minimum 10 mètres carrés, selon Girault.
Un autre défi est la sécurité. En effet, une imprimante 3D métal fonctionne non seulement à des températures plus élevées, mais nécessite également un laser puissant pour faire fondre le métal.
« Le point de fusion de l’acier inoxydable est d’environ 1 400 °C, l’imprimante fonctionne donc dans une boîte entièrement scellée, empêchant l’excès de chaleur ou de fumées d’atteindre l’équipage de la Station spatiale », Advenit Makaya, ingénieur en matériaux chez ESAdit.
« Et avant que le processus d’impression ne commence, l’atmosphère interne d’oxygène de l’imprimante doit être évacuée vers l’espace et remplacée par de l’azote : l’acier inoxydable chaud s’oxyderait s’il était exposé à l’oxygène. »
Si l’imprimante 3D donne des résultats positifs, la technologie pourrait s’avérer essentielle pour l’exploration de Mars et de la Lune, tout en contribuant à la vision de l’ESA d’une économie spatiale circulaire.
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