La JAXA a dévoilé, via un article publié dans une revue interne, qu’elle envisageait l’utilisation d’imprimantes 3D pour produire des pièces de satellites.

 

Il ne s’agit pas de pièces en plastique, comme la plupart des imprimantes 3D permettent de concevoir, mais de pièces en métal.

Pour produire des pièces, ces machines utilisent une poudre métallique (souvent à base de titane) déposée en couche plane sur une surface appropriée, puis fondue sélectivement selon la forme voulue par irradiation sous un faisceau d’électrons ou de rayonnement ultra-violet.

Une fois la couche solidifiée, une autre couche de poudre est déposée par dessus puis à nouveau fondue sélectivement, et ainsi de suite jusqu’à obtenir l’objet final. La méthode permet de produire des pièces complexes de façon rapide et avec un faible coût.

De plus, la versatilité de l’impression 3D (une seule machine peut produire n’importe quelle pièce) en fait une méthode particulièrement adaptée aux exigences du spatial, pour lequel il faut souvent produire en petits volumes une multitude de pièces différentes, ce qui monopolise beaucoup de ressources si l’on utilise les moyens actuels de production.

La division « recherche et développement » de la JAXA évalue en particulier l’impression 3D pour produire des injecteurs pour les tuyères de petits propulseurs de satellites (dédiés au contrôle d’attitude ou au rehaussement d’orbite).

Ces pièces doivent donc pouvoir être utilisées sur de longues durées (toute la durée de vie du satellite) mais doivent aussi être très résistantes aux contraintes thermiques et mécaniques.

Les pièces usinées de façon classique répondent parfaitement aux exigences de ce côté-là, mais sont coûteuses et nécessitent beaucoup de temps machine, ce qui justifie l’étude de la méthode de l’impression 3D pour ces pièces.

A la sortie de la machine, les pièces produites par impression 3D (sous traité par la JAXA à l’entreprise spécialisée Koiwai), donc par fonte sélective d’une poudre métallique, présentent des surfaces extérieures très rugueuses et nécessitent donc un polissage total (effectué encore une fois en sous-traitance par l’entreprise Yuki Seimitsu), après quoi elles peuvent être utilisées.

Les résultats récents obtenus à la JAXA montrent que la résistance des pièces produites par impression 3D est équivalente à celle des pièces obtenues par usinage classique, quelle que soit la direction dans laquelle les couches sont empilées lors de la conception des pièces.

L’avantage de pièces produites par impression 3D et de pouvoir produire des pièces impossibles à réaliser d’un seul bloc par usinage classique, comme par exemple des mailles métalliques, ou des structures complètes comprenant un sandwich de couches en nid d’abeille.

Ce type de structure, en plus d’être plus léger que des blocs métalliques, présente aussi une meilleure résistance thermique. Enfin, produire des pièces d’un seul bloc permet d’obtenir à moindre coût des pièces plus résistantes mécaniquement (plus de joints, plus de nécessité d’assemblage).

Il existe cependant toujours des obstacles à l’utilisation de ces pièces dans le milieu spatial. En effet la construction de pièces couche par couche implique parfois de légers décalages et donc de légers changements de la forme finale de la pièce, et donc une disparité de performance d’une pièce à l’autre, ce qui n’est pas acceptable.

Pour limiter ces effets, la JAXA continue ses efforts de recherche. En particulier, la possibilité d’utiliser d’autres métaux que le titane, ainsi que la possibilité de produire des pièces de gros volume sont envisagées (les techniques actuelles limitent la taille des objets produits par impression 3D à 20 x 20 x 35 cm).

La JAXA travaille en partenariat avec l’université du Tohoku sur ces thématiques. Elle souhaite par ailleurs établir une méthode de production permettant de combiner les avantages de l’impression 3D et de l’usinage de précision, domaine dans lequel le Japon excelle.

Si ces recherches aboutissent, la JAXA souhaite pouvoir produire de façon routinière des pièces par impression 3D à l’horizon 2016, avec pour objectif la production de tuyères complètes.

 

Source: Bulletins electroniques

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