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Aéronautique Études de cas

Les grandes idées décollent plus vite avec l'impression 3D

Des géants de l'aéronautique, comme la NASA et Piper Aircraft, ont recours à certaines des applications d'impression 3D les plus intéressantes au monde.

rover du désert de la nasa

Un véhicule blanc très maniable parcourt le désert de l'Arizona, un terrain inhospitalier battu par les vents et le soleil, avec des températures extrêmes. Les astronautes et les ingénieurs de la NASA testent un rover sur les roches et le sable, montent et descendent des collines dans un environnement simulant les conditions extrêmes de la planète Mars.

Nous parlons de Desert RATS (Research and Technology Studies), et le rover — de la taille d'un Hummer, doté d'une cabine pressurisée pour accueillir des humains dans l'espace — est soumis à toute une gamme de tests. Il pourrait servir à atteindre l'un des objectifs les plus ambitieux de la NASA’ : l'exploration de Mars par l'homme. Dans un futur proche, des véhicules similaires pourraient bien aider les hommes à explorer des astéroïdes proches de la terre.

Le rover fait partie intégrante de la mission de la NASA’visant à permettre aux hommes d'aller toujours plus loin dans l'espace. Sa cabine peut accueillir un couple d'astronautes pendant les quelques jours nécessaires à l'exploration de mondes extra-terrestres. Ses douze roues à toute épreuve posées sur six essieux affrontent un terrain irrégulier et très instable. De plus, son cockpit saillant peut s'incliner pour rapprocher le poste d'observation du niveau du sol.

Pièces de rover imprimées en 3D

fixation de la nasa

Pour concevoir un véhicule aussi robuste et spécialisé, les ingénieurs de la NASA ont eu recours à leur ingéniosité et à la technologie de pointe. Par exemple, près de 70 pièces de celles qui constituent le rover ont été fabriquées numériquement, directement à partir des conceptions créées sur ordinateur, dans le compartiment thermique d'une imprimante 3D Stratasys de production. Le processus, appelé modélisation par dépôt de fil en fusion (FDM) ou fabrication additive crée des formes complexes et suffisamment durables pour le sol martien.

Pour la production d’un ensemble de véhicules hautement personnalisés et pour les soumettre à des tests très durs, le stockage des pièces de rechange et les méthodes de fabrication traditionnelles ne constituent pas le meilleur choix.’. Les pièces imprimées en 3D pour le rover de la NASA’ comprend des éléments tels que des ventilations et des boîtier ignifuges, des fixations pour caméras et de grandes portes de capsules, une grande partie faisant office de pare-chocs et de nombreuses fixations adaptées. La FDM offre la souplesse de conception et la rapidité d'exécution nécessaires à la fabrication des boîtiers personnalisés pour des assemblages électroniques complexes. Par exemple, un boîtier extérieur, en forme d'oreille, est profond et sinueux, ce qui le rend impossible — (ou tout au moins très cher) — à usiner.

Pour réaliser ses pièces imprimées en 3D, la NASA utilise des matériaux en ABS, PCABS et polycarbonate. La FDM, brevetée par Stratasys, est la seule méthode d'impression 3D qui prend en charge les thermoplastiques de production, plus légers, mais suffisamment durables pour des pièces finales à toute épreuve.

L'échec n'est pas envisageable

geste de chris

Selon Chris Chapman, ingénieur chargé des essais pour la NASA : “’« vous voulez qu'il soit toujours le plus léger possible, mais aussi suffisamment robuste pour satisfaire à vos critères de sécurité, afin que ’personne ne soit blessé.” Le leit-motiv de la NASA’ relatif aux voyages spatiaux tripulés est le suivant : l'échec n'est pas envisageable. Au cours d'un voyage spatial, le véhicule est soumis à des pressions énormes, à commencer par le décollage. “Pour échapper à l'’atmosphère terrestre il faut atteindre une vitesse de plusieurs milliers de kilomètres’ heure. Il faut donc’ gérer toutes ces vibrations, rien que pour sortir dans l'espace, et le véhicule ne peut’ pas s'endommager,” déclare Chapman.

Les ingénieurs de la NASA ont également imprimé en 3D des prototypes pour tester la forme, l'assemblage et le fonctionnement des pièces ’ finalement fabriquées dans d'autres matériaux. La résolution des problèmes préalablement à l'achat d'outillage très onéreux permet de garantir des pièces usinées parfaitement conçues. “Tout le monde doit s’adapter à un budget, c’est aussi valable pour nous” déclare Chris Chapman.

dessin CAO de la nasa

Jour après jour, les ingénieurs de la NASA et leurs appareils s'efforcent de concilier les soucis d'ordre pratique, notamment le budget et les possibilités de fabrication, et le désir humain de découvrir les secrets des mondes inconnus — dans l'atelier, dans le désert et finalement sur une autre planète.

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