L'impression 3D au service de l'industrie spatiale
Du prototype à la rampe de lancement - Faire progresser les technologies innovantes
Fabrication additive pour la propulsion spatiale, les pièces de satellite, les moteurs de fusée, etc.
Les engins spatiaux et les satellites ont toujours été tributaires de technologies nouvelles et avancées. Aujourd'hui, c'est l'impression 3D qui ouvre de nouvelles possibilités de conception et de fabrication, même pour les pièces les plus importantes. Un nombre croissant de jeunes entreprises se lancent dans l'industrie spatiale, sachant que la technologie de l'impression 3D est capable de répondre aux exigences strictes de l'industrie aérospatiale tout en restant rentable dans l'ensemble.
Priorité à la rapidité et à l'efficacité
La capacité à fabriquer des prototypes et des petites séries joue un rôle décisif, en particulier sur le marché en pleine expansion des applications spatiales commerciales. Les pièces aérospatiales sont souvent soumises à des exigences spécifiques extrêmes de la part des clients, ce qui correspond parfaitement aux possibilités offertes par la fabrication additive.
La fabrication additive permet également d'utiliser des matériaux personnalisés, tels que des alliages de cuivre, qu'il serait très difficile et coûteux de traiter de manière conventionnelle.
C'est pourquoi EOS est le partenaire idéal
Pour les fusées de satellites, la plupart des entreprises recherchent un processus de fabrication à base de métal pour produire des pièces complexes ou difficiles.
- EOS est l'un des principaux fournisseurs de systèmes et de matériaux pour la solidification directe des métaux par laser (DMLS), une technique de fabrication sur lit de poudre qui permet d'obtenir des pièces de la plus haute qualité, fiables, reproductibles et rentables.
- L'industrie fait confiance aux solutions EOS car nous disposons de la plus grande base d'installation d'imprimantes 3D industrielles.
- Les conditions de fonctionnement difficiles exigent d'excellents matériaux. EOS propose une sélection complète de matériaux métalliques pour des propriétés de produit optimales, y compris le cuivre et le titane.
- Avec l'écosystème EOS, nous faisons partie d'un réseau multicouche qui regroupe des compétences et est capable de mettre en œuvre des solutions de fabrication spécifiques au client tout au long de la chaîne de valeur, depuis l'idée, la conception, la production, le post-traitement et la pièce finie.
- La liberté de conception a toujours été l'un des principes directeurs de FA, permettant des structures de pièces et des applications impossibles à fabriquer avec les processus de production traditionnels. Le partenariat entre EOS et Hyperganic porte cette approche à un niveau supérieur pour les composants de propulsion spatiale.
Applications clés dans l'espace
Les succès d'EOS
Données météorologiques, communications, systèmes de positionnement global, images et cartes globales : un nombre croissant de services tirent parti des petits satellites, voire en dépendent totalement. Pour mettre ces microsatellites en orbite, de petits lanceurs sont nécessaires. La demande du marché pour ces lanceurs est en constante augmentation. Au cours des dernières années, l'industrie du "New Space" a connu un essor rapide, avec de nombreuses start-ups et entreprises spécialisées dans le développement. L'entreprise qui réussira à lancer la plus grande charge utile dans l'espace avec le moteur le plus efficace gagnera la course.
La fabrication additive est l'approche clé pour maintenir les coûts bas tout en conservant une conception optimale du moteur, mais cela ne fonctionne que si le moteur peut être imprimé en 3D en une seule pièce.
Impression 3D d'un moteur de fusée
L'impression 3D offre des avantages décisifs lors de la construction de moteurs de fusée. En outre, la fonctionnalité des pièces peut être complètement repensée et réinventée : par exemple, il est possible d'intégrer des canaux de refroidissement dans une chambre de combustion ou de regrouper plusieurs pièces en un seul modèle tout-en-un.
"Soutenue par EOS et AMCM, la start-up américaine LAUNCHER travaille sur le lancement de charges utiles de petite et moyenne taille dans l'espace de manière plus efficace que jamais. Les résultats incluent des conceptions de fusées nouvelles et innovantes - et le plus grand moteur de fusée au monde jamais fabriqué de manière additive en une seule pièce".
Le moteur est basé sur une conception de fusée standard, mais il est complété par des nervures internes pour un refroidissement optimal. LAUNCHER a réussi à construire, tester et développer cette nouvelle conception rapidement et à moindre coût, entièrement grâce à l'impression 3D.
Le plus grand moteur-fusée du monde imprimé en 3D d'une seule pièce
Les obstacles comprenaient la taille de l'espace de construction et les propriétés difficiles des matériaux. AMCM, une société du groupe EOS qui propose des machines spécialisées adaptées aux besoins des clients, a relevé ce défi.
"La chambre de combustion, imprimée en 3D à partir d'un alliage de cuivre sur les machines M4K de l'AMCM, est la plus grande chambre de combustion monobloc au monde pour les moteurs à fusée liquide.
La chambre a une hauteur de 86 cm (34 pouces) et le diamètre de la tuyère de sortie est de 41 cm (16 pouces).
Le booster a récemment remporté un prix de 1,5 million de dollars lors du Space Pitch Day de l'US Air Force, qui a été organisé pour accélérer le programme de développement et d'essai du booster E-2. Les premiers essais à grande échelle ont déjà été planifiés.
L'animation montre la chambre de combustion complète avec des pièces fabriquées de manière additive et conventionnelle.
"Traditionnellement, la fabrication de ce type de pièce nécessite des millions de dollars d'investissement dans des machines personnalisées. Aujourd'hui, l'impression 3D permet d'imprimer la chambre de combustion, la buse et le col en une seule pièce. Grâce à ce progrès, notre travail est plus facile que jamais".
Max Haot | Fondateur | Launcher
La réussite d'EOS
Tête d'injection pour les moteurs d'Ariane 6
ArianeGroup a choisi l'impression 3D industrielle pour produire un composant crucial du moteur de son nouveau propulseur Ariane 6, dans le but de consolider les 248 pièces d'origine et de réduire les coûts unitaires. En collaboration avec l'équipe Additive Minds d'EOS, ils ont analysé les risques, estimé les coûts et optimisé le processus de production, y compris la conception de l'agencement et la planification des flux.
Cette collaboration a donné d'excellents résultats :
- -2165 heures de réduction du temps de production
- -Réduction des coûts de 50
- -247 pièces individuelles réduites à une seule pièce
- l'intégration fonctionnelle
Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus.
"Le programme Ariane associe notre force d'innovation à l'expertise d'EOS. Ensemble, nous nous préparons à fabriquer de manière additive la tête d'injection d'un moteur de fusée. Les résultats sont impressionnants : un temps de production considérablement réduit et une réduction des coûts de 50 %."
Dr.-Ing. Steffen Beyer | Chef de la technologie de production - Matériaux et procédés | ArianeGroup
