Enjeu de la fabrication additive en environnement microgravitaire

[Zozo_MP]

Bonjour

Au delà de la mode et des geek qui croit que de faire un mouton en plastique c'est le graal du buzz : les industriels pour des raisons bien plus sérieuses dans de nombreux domaines voient les multiples avantages de la méthode additive par rapport à la méthode soustractive.
Au delà de la tendance de fond industriel dans le domaine de la recherche et de voyages spatiaux, dans le cadre du programme SBIR (Small Business Innovation Research) la NASA a embarqué la première imprimante 3D dans l'espace le but étant d'expérimenter l'influence de la microgravité sur la structure du matériaux lors de la fabrication. L'idée globale est qu'au lieu d'embarquer une stock de pièces de rechange dont 99% ne serviront probablement jamais, il serait plus simple d'embarquer seulement la matière première et de fabriquer les pièces dans l'espace. De même pour par exemple embarquer un objet volumineux car dans une fusée l'espace est compté et le vide d'un objet et presque aussi ennuyeux que son poids propre au moment du lancement.
Par exemple pour fabriquer un abris pour une base permanente sur une autre planète Regardez la vidéo (Lune, Mars)

J'essaie de repérer quels seraient les cas ou la fabrication additionnelle ne serait pas suffisante pour réparer ou fabriquer ou réparer un instrument.

Je donne quelques exemples auxquels j'ai déjà été confronté ici sur le plancher des vaches.
- la précision assez faible par exemple il faut oublier le H7 g6 car les imprimantes avec leur technologies actuelles ne sont pas assez précises. Donc comment insérer un roulement à bielle dans une pièce dans ces conditions.
- idem pour la précision s'il y a empilement de cotes puisque les objets devront être faits en plusieurs morceaux du fait de la taille obligatoirement restreinte de l'imprimante.
- les épaisseurs par exemple d'un voile sur une pièce ajourée ne peut guère être inférieures à 0.7 mm
- comment inclure un insert métallique que l'on trouve très fréquemment dans les pièces injectées plastiques.

Les imprimantes à poudre et laser peuvent être surement oublier dans l'espace. Il ne resterait que la méthode filaire qui limite beaucoup les matériaux utilisables.

Pouvez-vous donner d'autres exemples de contraintes à prendre en compte pour réaliser des pièces qui en général en astronautique sont souvent complexes et utilise des technologies pointues.

Cordialement
-----

[Touche-à-tout]

Bonjour,

Les fautes de frappe donnent parfois des résultats exquis. Le roulement à bielle, c'est succulent, respect ! (ce serait un développement technologie majeur !)

Blague à part le sujet est sérieux. Je verrais comme obstacle plus les caractéristiques intrinsèques des matériaux utilisables et le procédé même de mise en œuvre. Dès qu'on arrive à de la pièce technique, les propriétés de la matière et la façon dont elle est travaillée révèlent leur limites. Je pense en particulier à l'état de surface, à la dureté superficielle, cas d'une pièce d'usure comme un pignon par exemple.

Les caractéristiques dimensionnelles peuvent être contournées si l'environnement est constitué d'éléments d'une taille maximum standard qui entre dans la capacité de la machine. Celle-ci n'a pas forcément à prendre la forme d'une machine indépendante, elle peut très bien faire partie intégrante du vaisseau pour son châssis, ce qui laisse une zone de travail plutôt vaste.

Reste que cela n'est applicable qu'aux plastiques et que les autres matériaux ne peuvent être négligés dans le cas de l'objectif final, et je cite Patrick Baudry: quitter la Terre. En effet, pour un voyage à si long terme, au-delà d'une vie humaine et par nature sans assistance extérieure, un vaisseau devra emporter tout ce qu'il faut pour son entretien. Or, il est connu qu'en plus du vieillissement interne dû à l'usage de l'équipage, il y aura un vieillissement externe par les rayonnements et les micro-impacts avec les poussières. Une capacité à régénérer des pièces en métal massif sera donc indispensable. Considérant l'extrême agressivité du milieu spatial au-delà de la ceinture de Van Allen, on ne sait même pas si on aura la capacité à conserver l'intégrité moléculaire des matériaux à un niveau utilisable assez longtemps.
Je ne crois donc pas que la technologie additive puisse être séparée de la soustractive. Je la vois en substitut de l'injection ou du thermoformage, parfois de l'usinage simple, mais surtout en complément pour réaliser des ébauches qui seront usinées ensuite (et les copeaux réutilisés).
Implicitement, cela signifie qu'il faut pouvoir disposer d'une capacité similaire de transformation pour le métal et surtout de l'énergie nécessaire, chose qu'on n'a pas jusqu'ici. A ce moment là, la technologie laser-poudre serait utilisable...

Cordialement,
Nicolas.