L'Agence spatiale européenne développe une imprimante 3D FFF haute température pour la Station spatiale internationale

Le 23 mars, un consortium de l'Agence spatiale européenne (ESA) a conçu et fabriqué une des premières imprimantes 3D FFF pour la Station spatiale internationale (ISS). Le système prototype est développé dans le cadre du projet IMPERIAL, qui utilise des composants de bande transporteuse pour (théoriquement) imprimer des pièces en 3D en longueur illimitée. Lors du séminaire ESA Advanced Manufacturing début mars, la fonction de l'imprimante 3D sans nom a été démontrée. Le produit peut être compatible avec tous les filaments techniques à haute température. Les participants ont été témoins du processus de fabrication de barres d'acier de 1,5 m de long sur place.

Le consortium du projet comprend les sociétés aérospatiales allemandes OHB et Azimut Space, l'Aslon Institute of Technology en République d'Irlande et le fournisseur portugais d'imprimantes 3D BEEVERYCREATIVE. "Grâce à cette activité, nous avons surmonté l'une des principales limites de l'impression 3D - le volume - et avons utilisé une imprimante 3D compacte capable de gérer des thermoplastiques hautes performances." Ugo Lafont, expert matériaux à l'ESA, s'en explique. "C'est une grande réussite, et cela élargira le champ d'application de ce processus de fabrication à la demande."

La Station spatiale internationale

La Station spatiale internationale. La photo vient de la NASA.

Qu'est-ce que le projet IMPERIAL ?

Après le succès du projet initial MELT de l'ESA, le projet a testé la faisabilité de l'impression 3D industrielle FFF dans des conditions de microgravité, puis a lancé le projet IMPERIAL. Le projet IMPERIAL prévoit de prendre des mesures supplémentaires et de développer un système complet de fabrication spatiale capable de surmonter les limitations de taille des imprimantes 3D d'aujourd'hui. Par conséquent, le système sera éventuellement utilisé pour la fabrication et la maintenance à la demande sur la Station spatiale internationale, fournissant ainsi un espace autosuffisant pour les futurs vols spatiaux à long terme.

Adventit Makaya, ingénieur de fabrication senior à l'ESA, a souligné : « Le développement d'une solution de fabrication extraterrestre pour les grandes pièces dans un environnement d'exploration humaine (par exemple, ici, puis sur les parties structurelles des engins spatiaux) est essentiel pour améliorer la durabilité. et fiabilité. C'est une capacité puissante pour les futures missions de vol spatial."

Avant le projet IMPERIAL, le consortium ESA a développé un système d'impression 3D avec fonction de microgravité dans le cadre du projet MELT. La photo provient de BEEVERYCREATIVE.

Impression 3D FFF industrielle spatiale

L'imprimante elle-même doit se conformer à de nombreuses exigences techniques strictes. Cela inclut la capacité d'imprimer des polymères techniques hautes performances tels que le PEEK, la capacité d'imprimer dans des conditions de microgravité, tout en maintenant la qualité des pièces similaires à la terre, et la capacité d'imprimer des pièces de grande taille infinies dans une direction. La consommation électrique du système est également strictement limitée, et en raison du manque d'installations de post-traitement dans l'espace, il doit être prêt à utiliser des pièces imprimées fonctionnelles directement depuis la salle de construction. Pour assurer une intégration réussie dans ISS, l'équipe a également été obligée de tenir compte de la disponibilité des matières premières lors de la conception des imprimantes 3D. Tout rebut restant après la production des pièces doit être minimisé au minimum et peut être entièrement réutilisé lorsque cela est possible.

Antonella Sgambati, chef de projet OHB, a ajouté : "Les faits ont prouvé que le FFF utilisant un polymère haute performance n'est pas affecté par l'environnement de réduction de la gravité, ce qui ouvre la voie à de nouveaux défis, tels que l'impression d'une longueur illimitée dans une direction ou l'utilisation de la production par lots. Dans le cadre de ce projet, de nouvelles lacunes technologiques ont été identifiées et corrigées dans le développement et les tests de prototypes de BEEVERYCREATIVE, réalisant ainsi cette réalisation unique, faisant des processus de fabrication hors de la terre un autre pas en avant. "

La nouvelle imprimante 3D Project IMPERIAL est utilisée pour produire des barres d'acier de 1,5 m de long

La nouvelle imprimante 3D Project IMPERIAL est utilisée pour produire des barres d'acier de 1,5 m de long. Photographié par l'ESA.

Avec la perspective de vols spatiaux interplanétaires se rapprochant de la réalité, la fabrication additive spatiale est devenue un sujet brûlant dans le domaine aérospatial. Plus tôt cette année, COSM Advanced Manufacturing Systems, une société d'ingénierie, a commencé le développement final et la construction d'imprimantes 3D métalliques EBM pour la NASA. Le système est conçu pour répondre aux exigences de la NASA en matière de fabrication automatisée et de maintenance des composants dans l'espace. A partir du programme Artemis, le système sera utilisé pour l'ensemble des missions spatiales, lunaires et martiennes.

Ailleurs, des chercheurs de l'Université de technologie de Brunswick et du Centre laser de Hanovre (LZH) ont récemment imprimé pour la première fois des roches lourdes lunaires en 3D en apesanteur. Dans le projet expérimental "MOONRISE", l'équipe a installé un laser personnalisé sur son rover lunaire "MIRA3D" et a fait fondre la poussière lunaire en une sphère, ouvrant la voie à la fabrication de structures économiques sur la lune.