Impression 3D dans l'espace : les axes linéaires igus fabriquent des pièces de rechange en apesanteur

Les axes linéaires drylin SAW sans entretien sont l'élément central de l'imprimante 3D. Ils assurent des résultats d'impression précis grâce à des roulements réglables. (Source : AMIS-FYT)

Lors d'un vol parabola, il y a une microgravité, très similaire à l'apesanteur dans l'espace. Des conditions idéales pour tester l'imprimante 3D. (Source : AMIS-FYT)

Lorsque des porteurs pour panneaux solaires ou antennes paraboliques sont transportés dans une fusée porteuse vers l'espace, ils sont soumis à de fortes contraintes. Afin de simplifier le transport coûteux et complexe et d'accélérer la fabrication des éléments, l'équipe étudiante AIMIS-FYT travaille sur une méthode d'impression 3D. À l'avenir, il sera possible de fabriquer directement dans l'espace des pièces structurelles. Pour des tests expérimentaux en microgravité, les étudiants ont construit une imprimante 3D. Ils ont utilisé, dans la technique de propulsion – soutenus par igus – des axes linéaires drylin SAW, sans entretien et légers.

Le processus actuel pour transporter des appareils dans l'espace est assez inefficace et coûteux. En effet, les pièces structurelles sont principalement conçues pour résister aux fortes charges lors du lancement d'un véhicule spatial. Cependant, pour la durée d'exploitation ultérieure, ces structures sont surdimensionnées. En raison des coûts élevés et de l'espace limité dans une fusée porteuse, des solutions alternatives sont nécessaires. L'équipe étudiante munichoise AIMIS-FYT s'est attaquée à ce problème et, dans le cadre de leur cursus en aéronautique et astronautique, travaille sur une méthode d'impression 3D pour une fabrication économique dans l'espace. Pour cela, les étudiants utilisent une résine photoréactive et la lumière UV, qui durcit la résine. Pour tester expérimentalement cette méthode en microgravité, une imprimante 3D a été conçue et construite. En cherchant la technique d'entraînement adaptée, les ingénieurs se sont tournés vers le spécialiste des plastiques en mouvement igus et ont trouvé leur bonheur avec les axes linéaires drylin SAW. Les modules linéaires sont utilisés dans les deux axes z ainsi que dans l'axe x de l'imprimante, formant ainsi l'unité motrice centrale. Les axes linéaires se distinguent notamment par leur faible poids, car ils sont fabriqués en aluminium et équipés de glissières sans entretien en plastique haute performance. Pour réduire le jeu des guides linéaires polymères, exempts de lubrification et insensibles à la saleté, les futurs ingénieurs ont opté pour des roulements réglables. Afin que le filament puisse également tourner, une petite rotation avec un axe rotatif robolink D doté d’un engrenage à vis sans fin a été intégrée à l'imprimante.

Succès des tests en conditions réelles

Pour tester l'imprimante et la méthode, l'équipe a postulé au programme FlyYourThesis! de l'Agence spatiale européenne (ESA) et a obtenu une réponse favorable. En novembre et décembre 2020, des vols paraboliques ont eu lieu. Lorsque l'avion atteint le sommet de la montée et bascule en descente, une microgravité se produit, semblable à l'apesanteur dans l'espace. Des conditions idéales pour un test réel de l'imprimante. « Les axes linéaires ont toujours fonctionné sans problème lors de toutes les expériences, ce qui nous a permis d'imprimer à chaque parabole un petit bâtonnet et même de petites structures en treillis », se réjouit Torben Schäfer de l'équipe AIMIS-FYT.

Les jeunes ingénieurs soutenus par igus favorisent l'innovation

Des projets comme AIMIS-FYT sont soutenus par igus dans le cadre du programme young engineers support (YES). Avec cette initiative universitaire, igus souhaite aider les élèves, étudiants et enseignants en leur fournissant des échantillons gratuits, des remises pour les établissements d'enseignement et du sponsoring, ainsi qu’en les accompagnant dans le développement de projets innovants. Pour plus d'informations sur le soutien aux universités, rendez-vous sur www.igus.de/yes.