Têtes d’impression 3D Space Metal vers l’ISS en 2023 – 3DPrint.com

Depuis le jour où Made In Space (maintenant une filiale de Redwire) a installé pour la première fois une imprimante 3D à bord de la Station spatiale internationale (ISS), de nombreux efforts ont été déployés pour faire progresser la fabrication additive (FA) dans l’espace. Plus récemment, l’Agence spatiale européenne (ESA) a dévoilé la version finalisée d’une imprimante polymère à microgravité capable d’imprimer en 3D des pièces plus grandes que la machine elle-même.

Désormais, dans le cadre du projet Metal3D, l’ESA travaille avec un certain nombre d’entreprises, dont Airbus Defence and Space et AddUp, pour envoyer une imprimante 3D métal à l’ISS. Prévu pour être lancé en février 2023, le système sera installé dans le module Columbus. Déjà à sa deuxième itération, la machine Metal3D s’appuie sur la technologie de dépôt d’énergie dirigée (DED) alimentée par fil.

« AddUp joue un rôle important dans la réalisation de cette mission, mais son implication dans le projet remonte à la phase d’avant-projet où la faisabilité du projet devait être démontrée. Cette première partie, réalisée dans les locaux de Salon de Provence, a jeté les bases de ce qu’est la machine aujourd’hui. Dans la version finale de la machine, AddUp est en charge des axes mobiles, des pièces de structure et du logiciel de la machine », précise Alexandre Piaget, ingénieur R&D chez AddUp.

Le DED est un excellent procédé pour les applications spatiales. En effet, une bobine de fil contenue est moins dangereuse que la poudre, qui peut être explosive et pourrait également pénétrer dans absolument tout et partout en cas de déversement. Le système DED à fil imprimera en acier inoxydable 316L, un matériau courant avec un large éventail d’applications dans les carrosseries, les machines et les structures. Fait intéressant, cela ouvre l’imprimante Metal3D en tant que système unique pour de nombreuses pièces distinctes.

Le système maintient le chargeur et la tête fixes dans le cadre, tandis que la plate-forme d’impression tourne sur trois axes. La chambre fermée est remplie d’azote, qui est filtré et réutilisé. L’imprimante actuelle est un démonstrateur technologique avec lequel l’équipe espère caractériser le matériau et tester la machine elle-même de manière approfondie. Lors d’un test, des pièces identiques seront imprimées au sol et dans l’espace pour tester les effets de la microgravité. Espérons que les deux machines ont très peu de difficultés de course à course.

Une structure DED de démonstration ESA réalisée en 2013

Le projet a été commandé par l’ESA, Airbus assurant la gestion du projet, la source d’énergie et le système d’alimentation en matériaux pour l’imprimante, qui est fabriquée par l’Université de Cranfield. La société d’ingénierie spatiale spécialisée Highftech fournira le boîtier de l’imprimante. AddUp a aidé à lancer le projet et est responsable du contrôle des mouvements et des entrailles de la machine, y compris tous les composants internes, la communication avec l’imprimante, ainsi que le logiciel.

L’Europe est depuis longtemps à l’origine de l’utilisation d’additifs dans l’espace. Les Américains ont commencé tôt avec des dépenses de défense élevées pour les fusées satellites et de nombreux autres composants similaires. La NASA et son Jet Propulsion Laboratory ont également joué un rôle de pionnier non seulement dans l’utilisation de l’impression 3D, mais aussi dans le développement de ces technologies pour une utilisation dans l’espace. La NASA elle-même a particulièrement apprécié la fusion des faisceaux d’électrons. Aujourd’hui, les entreprises spatiales commerciales américaines sont à la pointe de l’impression 3D, encouragées et aidées par les premiers travaux de la NASA. L’additif est la technologie de production clé partagée par toutes ces entreprises commerciales, en particulier dans le domaine de la propulsion.

Selon le “Impression 3D dans l’espace commercial : l’écosystème AM dans l’espace privé Industry ” rapport de SmarTech Analysis, l’industrie de l’impression 3D de l’espace privé devrait valoir 5,4 milliards de dollars d’ici 2031. Pour les fusées et les moteurs, l’impression 3D est capable de mettre des pièces plus rapidement sur le marché, peut itérer plus rapidement, coûte moins cher pour tout nouveau pièces, et peut créer de nouvelles formes et textures, tout en réduisant le poids. Pendant ce temps, pour les missions spatiales plus longues, les imprimantes 3D semblent être un kit incontournable qui peut prolonger les voyages en permettant aux équipages de résoudre les problèmes et de remplacer les composants cassés de manière improvisée. Avec les stations spatiales permanentes, l’additif pourrait également être bénéfique, permettant même la construction de structures sur la lune et dans l’espace. En d’autres termes, c’est bien que l’Europe devienne plus ambitieuse avec l’impression 3D spatiale.

Leur approche filaire l’emportera-t-elle ? Les procédés Wire DED sont bon marché et peuvent facilement utiliser des matériaux recyclés et de qualité relativement médiocre. Dans un Mur-Escénario de nettoyage de l’espace de style, le processus serait très attrayant. Le DED filaire est également généralement peu coûteux, mais cela a moins d’importance dans l’espace.

J’aime le fait qu’il est beaucoup plus sûr dans le stockage des matériaux et dans le fonctionnement de la machine que les procédés sur lit de poudre. D’un autre côté, ces systèmes filaires n’ont généralement pas la précision offerte par d’autres technologies d’impression. En règle générale, les pièces devront être usinées afin d’obtenir un bon lissé de surface, par exemple. La façon dont l’ESA s’y prendra pour contourner ces exigences sera la clé de l’applicabilité future de cette technologie dans la fabrication spatiale.

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