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Jan 15, 2024

Impression de pièces détachées en apesanteur

Une imprimante 3D métal sera à bord lorsque le prochain équipage se dirigera vers le

Une imprimante 3D métal sera à bord lorsque le prochain équipage se dirigera vers la Station spatiale internationale, l’ISS. À long terme, l’imprimante sera utilisée pour fabriquer des pièces de rechange dans l’espace, mais elle fournira également de nouvelles connaissances importantes qui peuvent conduire à une meilleure utilisation des ressources sur Terre.

Depuis une station spatiale située à des centaines de kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, il y a – comme le souligne John Leif Jørgensen, professeur DTU et expert en instruments et technologies spatiaux – un long chemin jusqu’à l’atelier si vous avez soudainement besoin d’une pièce de rechange que vous n’avez pas en stock. Une imprimante 3D métal pourrait s’avérer être la solution à ce défi.

C’est exactement la raison pour laquelle les participants à la mission Huginn, dirigée par l’astronaute danois Andreas Mogensen, testeront une toute nouvelle imprimante sur l’ISS. L’imprimante a été développée à cet effet par l’avionneur européen Airbus pour l’Agence spatiale européenne, l’ESA. « Une telle imprimante peut produire exactement les bits dont vous avez besoin là-haut », explique John Leif Jørgensen.

L’imprimante est équipée d’une buse qui crache un fil en acier inoxydable. Un faisceau laser fait fondre le fil pendant que l’imprimante se déplace, créant le motif sélectionné et construisant l’objet pour lequel l’imprimante a été configurée.

« Techniquement, il s’agit simplement d’un petit fil de soudage que vous fondez en place avec un faisceau laser. Mais cela permettra de produire des objets compliqués loin d’un hall de production conventionnel », explique le professeur.

La visite de l’ISS donnera à Airbus un aperçu important des changements qui pourraient être nécessaires pour préparer l’imprimante à fabriquer des pièces de rechange dans l’espace à plus grande échelle.

Dans le cadre du projet, les astronautes imprimeront des copies d’une structure soigneusement conçue de 5 cm de haut. Les chercheurs de la DTU ont produit des modèles similaires sur Terre. Lorsque l’équipage de Huginn reviendra, les chercheurs effectueront des mesures précises des deux modèles imprimés afin de déterminer les différences qui pourraient exister entre eux.

« Tout ce qui est fabriqué sur Terre est affecté par la gravité. Cela signifie que les effets physiques peuvent différer le long et à travers la gravité. L’un de ces effets est que les objets sont souvent chauffés et refroidis différemment lorsqu’ils sont traités, créant une tension interne, ce qui peut provoquer une déformation des matériaux. L’absence de gravité sur l’ISS minimisera ces tensions inhérentes aux figures imprimées », explique John Leif Jørgensen.

La cartographie des différences entre les objets imprimés sur Terre et dans l’espace aidera les scientifiques à trouver de meilleures réponses aux questions fondamentales sur le comportement des métaux dans différentes conditions thermiques et mécaniques.

Cette compréhension plus approfondie de la physique des matériaux peut, par exemple, être utilisée pour réduire la marge de sécurité que les fabricants d’objets métalliques utilisent ici sur Terre – et ainsi réduire la consommation de ressources, explique John Leif Jørgensen, « Par exemple, les pièces pour, par exemple, les avions sont construites beaucoup plus fort que nécessaire parce que nous ne savons pas exactement comment les matériaux se comportent. Cela s’applique évidemment aussi aux voitures et aux vélos, etc. Prospectivement, vous seriez en mesure d’améliorer l’efficacité de l’utilisation de nombreux composants et matériaux que nous utilisons dans la société d’aujourd’hui si vous pouviez réduire de manière responsable la marge de sécurité et vous rapprocher de la limite.

Deux autres projets de la DTU seront impliqués dans la mission Huginn, qui devrait être lancée en août.

L’un des projets testera la réalité virtuelle (RV) comme outil pour stimuler le bien-être mental lors d’une mission spatiale. Un consortium dirigé par DTU fournira un système de RV capable de transporter les astronautes vers des endroits paisibles, comme un ruisseau ruisselant dans une forêt, et d’améliorer ainsi le bien-être mental des astronautes lors de longues missions.

C’est un défi de développer des équipements qui fonctionneront dans l’espace. Les systèmes de RV disponibles utilisent la gravité pour s’assurer que l’univers présenté à l’utilisateur est correctement orienté et qu’il s’affiche sans images « scintillantes » lorsque, par exemple, les astronautes tournent la tête.

Par conséquent, il faudra beaucoup de travail pour développer un système qui fonctionne aussi bien en apesanteur, évitant ainsi de rendre les astronautes malades. Cependant, si cela fonctionne comme prévu, cela ouvrira les portes à une application plus large de la RV dans l’espace de pratique, de formation et de divertissement.

Dans le deuxième projet, Andreas Mogensen continuera de capturer la puissante foudre qui émane des nuages d’orage et atteint une hauteur de 50 kilomètres – et qu’il a capturée sur vidéo lors de sa première brève mission en 2015.

Pour la nouvelle mission, DTU Space équipera l’astronaute danois d’un système de caméra bien meilleur capable de capturer jusqu’à 100 000 images par seconde avec un contraste sans précédent de l’incroyable activité électrique, fournissant ainsi de nouvelles perspectives sur ce phénomène.

Les nombreuses nouvelles images, ainsi que les données recueillies auprès de l’observatoire danois du climat spatial ASIM, où DTU Space est responsable de la gestion scientifique, fourniront aux chercheurs de la DTU plus de connaissances sur la façon dont la foudre affecte la concentration de gaz à effet de serre de l’atmosphère et donc le climat de la Terre.

Ces connaissances permettront, par exemple, aux chercheurs d’améliorer nos modèles climatiques.

Fourni par l’Université technique du Danemark