Impression 3D d'un véhicule spatial pour l'exploration de Mars

Un véhicule blanc agile parcourt le désert de l'Arizona, manœuvrant sur un terrain impitoyable alors que le vent et le soleil s'abattent et que les températures passent d'un extrême à l'autre. Les astronautes et les ingénieurs de la NASA testent un rover sur des rochers et du sable, montant et descendant des collines dans un environnement qui simule les conditions brutales de Mars.

C'est le Desert RATS (Research and Technology Studies), et le rover - de la taille d'un Hummer et doté d'une cabine pressurisée pour accueillir des humains dans l'espace - est mis à l'épreuve. Il pourrait finalement servir l'un des objectifs les plus ambitieux de la NASA : l'exploration humaine de Mars. Dans un avenir plus proche, des véhicules similaires pourraient aider les humains à explorer les astéroïdes proches de la Terre.

Le rover fait partie intégrante de la mission de la NASA visant à étendre la portée humaine plus loin dans l'espace. Sa cabine peut accueillir une paire d'astronautes pendant plusieurs jours pour étudier les surfaces extraterrestres. Ses douze roues robustes sur six essieux se déplacent sur un terrain irrégulier et incertain. Et son cockpit en saillie vers l'avant peut s'incliner pour placer sa bulle d'observation au ras du sol.

"On veut toujours qu'il soit le plus léger possible, mais on veut aussi qu'il soit assez solide."
- Chris Chapman, ingénieur d'essai de la NASA

La NASA imprime en 3D des pièces de véhicules spatiaux

Pour concevoir un véhicule aussi tenace et spécialisé, la NASA imprime en 3D des pièces de véhicules spatiaux. Par exemple, environ 70 des pièces qui composent le rover ont été construites numériquement, directement à partir de conceptions informatiques, dans la chambre chauffée d'une imprimante 3D Stratasys de qualité production. Ce procédé, appelé technologie FDM (Fused Deposition Modeling) ou fabrication additive, permet de créer des formes complexes suffisamment durables pour le terrain martien.

Lorsque vous construisez une poignée de véhicules hautement personnalisés et que vous les soumettez à des épreuves d'un autre monde, les pièces de série et les méthodes de fabrication traditionnelles ne suffisent pas. Les pièces imprimées en 3D sur le rover de la NASA comprennent des évents et des boîtiers ignifuges, des supports de caméra, de grandes portes de nacelle, une grande pièce qui fait office de pare-chocs avant et de nombreux accessoires personnalisés. La FDM offre la souplesse de conception et la rapidité d'exécution nécessaires à la fabrication de boîtiers sur mesure pour des assemblages électroniques complexes. Par exemple, un boîtier extérieur en forme d'oreille est profond et contourné, et serait impossible - ou du moins d'un coût prohibitif - à usiner.

Pour ses pièces imprimées en 3D, la NASA utilise des matériaux ABS-M30, PC-ABS et PC (polycarbonate). La technologie FDM, brevetée par Stratasys, est la seule méthode d'impression 3D qui prend en charge les thermoplastiques de qualité production, qui sont légers mais suffisamment durables pour des pièces d'utilisation finale robustes.

L'échec n'est pas une option

"Vous voulez toujours qu'il soit aussi léger que possible, mais vous voulez aussi qu'il soit suffisamment solide pour que vos facteurs de sécurité soient respectés, pour que personne ne soit blessé", explique Chris Chapman, ingénieur d'essai à la NASA. Le mantra de la NASA concernant les voyages spatiaux habités est le suivant : L'échec n'est pas une option. Le voyage vers l'espace soumet un véhicule à des contraintes intenses, à commencer par le lancement depuis la Terre. "Vous allez à plusieurs milliers de miles par heure juste pour échapper à l'atmosphère de la Terre. Vous devez donc être capable de supporter toutes ces vibrations rien que pour sortir dans l'espace, et le véhicule ne doit pas être endommagé", explique M. Chapman.

Les ingénieurs de la NASA impriment également des prototypes en 3D pour tester la forme, l'ajustement et la fonction des pièces qu'ils construiront éventuellement dans d'autres matériaux. Cela permet de garantir que les pièces usinées sont basées sur la meilleure conception possible en résolvant les problèmes avant de s'engager dans un outillage coûteux. "Tout le monde a un budget à gérer, et nous ne sommes pas différents", déclare M. Chapman.

Chaque jour, les ingénieurs de la NASA et leurs appareils comblent le fossé entre les préoccupations pratiques telles que le budget et la fabricabilité, et la volonté humaine de découvrir les secrets de mondes inconnus - dans l'atelier, dans le désert, et éventuellement sur une autre planète.

TECHNOLOGIE EN VEDETTE :

Fabrication additive

La fabrication numérique/additive avec les imprimantes 3D a ouvert la voie à une production plus rapide et plus rentable.

Les applications de fabrication et l'outillage imprimés en 3D peuvent apporter des améliorations spectaculaires en termes de temps et de coûts, par rapport aux méthodes de production plus traditionnelles.

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