L’essor de l’impression 3D métal en orbite

En août 2024, une réalisation révolutionnaire sur la Station spatiale internationale (ISS) a révolutionné le domaine de la fabrication métallique en utilisant avec succès la technologie d'impression 3D pour pièces fabriquées en tôle dans l'espace pour la première fois. Cet exploit marque non seulement un bond significatif dans la fabrication spatiale, mais ouvre également de nouvelles voies pour les futures missions d’exploration spatiale et de production et de maintenance orbitales.

Menée par l'Agence spatiale européenne (ESA), cette mission pionnière a prouvé la faisabilité de l'impression de pièces métalliques dans un environnement de microgravité. L'imprimante 3D métal, développée par Airbus et ses partenaires grâce au financement de l'ESA, est arrivée à l'ISS en janvier 2024, avec pour objectif principal d'explorer la possibilité d'imprimer des pièces métalliques dans un environnement aussi unique.

Les missions d'exploration spatiale traditionnelles nécessitent que toutes les pièces soient produites sur Terre et transportées en orbite, un processus coûteux et complexe sur le plan logistique. L'application de la technologie d'impression 3D métallique permet aux astronautes de fabriquer potentiellement des outils, des pièces et même des pièces de rechange directement en orbite, ce qui permet de gagner du temps, de réduire les coûts et d'améliorer l'autosuffisance des missions spatiales, en particulier pour les missions à long terme.

En raison des effets de la microgravité, la fabrication spatiale est beaucoup plus complexe que la fabrication sur Terre. Les méthodes de fabrication traditionnelles s'appuient sur la gravité pour positionner les matériaux et guider le flux du processus. Dans un environnement en microgravité, le comportement de processus tels que le dépôt de métal en fusion est imprévisible. Les ingénieurs ont dû développer de nouvelles stratégies et technologies pour adapter le processus d’impression 3D à ces conditions difficiles. L'ISS a fourni une plate-forme de test unique pour relever ces défis et développer des solutions viables.

Après l’arrivée de l’imprimante sur l’ISS, l’astronaute Andreas Mogensen a joué un rôle clé dans l’installation de la machine. La sécurité était la priorité absolue du projet, l'imprimante étant scellée pour empêcher tout gaz ou particule nocif de s'échapper dans l'atmosphère de l'ISS. Ce processus comprenait également un contrôle minutieux de l'environnement interne de l'imprimante afin de minimiser les risques pendant le fonctionnement.

Le véritable processus d’impression 3D a commencé avec le dépôt d’acier inoxydable. Contrairement aux imprimantes 3D de bureau traditionnelles qui utilisent des filaments en plastique, cette imprimante utilise un fil d'acier inoxydable fondu par un laser haute puissance, qui chauffe le fil métallique à plus de 1 200°C et le dépose couche par couche sur une plateforme mobile.

À la mi-juillet 2024, l’équipe avait imprimé avec succès 55 couches, marquant ainsi l’achèvement de la moitié du premier échantillon. Cette réussite annonce le début de la « phase de croisière », au cours de laquelle l’équipe a pu accélérer le processus d’impression. Ces optimisations ont rendu le fonctionnement de l'imprimante plus efficace, augmentant le temps d'impression quotidien de 3,5 heures à 4,5 heures.

L'application réussie de la technologie d'impression 3D métallique offre non seulement une plus grande flexibilité et une plus grande autonomie pour les missions spatiales, mais a également un impact profond sur le domaine de la travail des métaux et fabrication. Cette technologie peut être utilisée pour fabriquer de tout, des pièces de rechange aux grandes structures dans l’espace, soutenant l’exploration et la colonisation à long terme d’autres planètes. À mesure que la technologie continue de progresser et de s’améliorer, nous pouvons nous attendre à davantage d’innovations et de percées dans le domaine de la fabrication spatiale grâce à l’impression 3D métallique.