Les chercheurs américains en collaboration avec la NASA, explorent de nouvelles possibilités pour la fabrication de pièces spécialisées destinées à l’exploration spatiale grâce à l’impression 3D. Ils ont récemment imprimé en 3D une roue similaire à celle utilisée par la NASA pour son rover lunaire robotisé VIPER. Découvrez comment cette technologie pourrait révolutionner la fabrication de composants pour les futures missions spatiales.
Le projet VIPER et l’impression 3D
Le rover VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) est un robot mobile que la NASA prévoit d’envoyer en 2024 pour cartographier la glace et d’autres ressources potentielles au pôle sud de la Lune. L’objectif de cette mission est de déterminer l’origine et la répartition de l’eau lunaire et d’évaluer si suffisamment d’eau pourrait être prélevée à la surface de la Lune pour soutenir la vie humaine.
Bien que la roue prototype imprimée en 3D au MDF (Manufacturing Demonstration Facility ou installation de démonstration de fabrication) de l’ORNL ne soit pas destinée à être utilisée lors de la mission lunaire de la NASA, elle a été créée pour répondre aux mêmes spécifications de conception que les roues du VIPER.
Des tests supplémentaires sont prévus pour valider la conception et la méthode de fabrication avant d’envisager l’utilisation de cette technologie pour les futurs rovers lunaires ou martiens, ou pour d’autres applications spatiales comme les composants structurels de grande taille.
Les avantages de l’impression 3D pour les roues de rover
L’impression 3D permet de réduire la consommation d’énergie, les déchets de matériaux et le temps de production, tout en permettant une complexité de conception et une personnalisation des propriétés des matériaux. Le prototype de roue fabriqué à partir d’un alliage à base de nickel mesure environ 20 cm de large et 50 cm de diamètre. Il est beaucoup plus grand que les pièces standards imprimées avec des systèmes de lit de poudre métallique.
La fabrication additive a permis une plus grande complexité dans la conception de la jante sans coût supplémentaire ni difficulté de fabrication. En comparaison, les quatre roues du VIPER nécessitaient plusieurs processus de fabrication et étapes d’assemblage. La jante de la roue du VIPER, composée de 50 pièces, est maintenue ensemble par 360 joints rivetés.
Tests et perspectives pour l’impression 3D dans l’exploration spatiale
La NASA prévoit de tester les performances de la roue imprimée en 3D sur un rover, soit dans la cour de rochers du Johnson Space Center de la NASA, soit dans un «bac à sable» géant de roches et de sol lunaires simulés dans une installation d’essai sous contrat. Les examinateurs évalueront la maniabilité, la résistance au pivotement, le glissement latéral, la montée en pente et d’autres paramètres de performance de la roue.
À long terme, l’impression 3D pourrait permettre la fabrication de pièces de rechange dans l’espace pour les stations de recherche habitées sur la Lune dans le cadre du programme Artemis de la NASA. Les imprimantes 3D pourraient éventuellement utiliser des matériaux locaux provenant de la Lune ou de Mars comme matière première.
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En synthèse
Cette collaboration dans le domaine de l’impression 3D ouvre de nouvelles perspectives pour la fabrication de pièces spécialisées destinées à l’exploration spatiale. Le prototype de roue imprimé en 3D, basé sur la conception des roues du rover lunaire VIPER, démontre le potentiel de cette technologie pour produire des composants plus complexes et personnalisés.
Les caractéristiques principales du projet
| Caractéristique | Description |
|---|---|
| Rover | VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) |
| Mission | Cartographier la glace et d’autres ressources potentielles au pôle sud de la Lune |
| Objectif | Déterminer l’origine et la répartition de l’eau lunaire et évaluer si suffisamment d’eau pourrait être prélevée à la surface de la Lune pour soutenir la vie humaine |
| Impression 3D | Réduit la consommation d’énergie, les déchets de matériaux et le temps de production, tout en permettant une complexité de conception et une personnalisation des propriétés des matériaux |
| Prototype | Fabriquée à partir d’un alliage à base de nickel, mesure environ 20 cm de large et 50 cm de diamètre |
| Impression 3D | Permet une plus grande complexité dans la conception de la jante sans coût supplémentaire ni difficulté de fabrication |
| Tests prévus | Évaluer la maniabilité, la résistance au pivotement, le glissement latéral, la montée en pente et d’autres paramètres de performance de la roue |
| Applications | Fabrication de pièces de rechange dans l’espace pour les stations de recherche habitées sur la Lune et utilisation de matériaux locaux provenant de la Lune ou de Mars comme matière première |
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que le rover VIPER et quel est son objectif ?
Le rover VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) est un robot mobile que la NASA prévoit d’envoyer en 2024 pour cartographier la glace et d’autres ressources potentielles au pôle sud de la Lune. L’objectif de cette mission est de déterminer l’origine et la répartition de l’eau lunaire et d’évaluer si suffisamment d’eau pourrait être prélevée à la surface de la Lune pour soutenir la vie humaine.
2. Comment l’impression 3D est-elle utilisée pour fabriquer des roues de rover ?
Les chercheurs de l’ORNL ont imprimé en 3D une roue similaire à celle utilisée par la NASA pour son rover lunaire VIPER. L’impression 3D permet de réduire la consommation d’énergie, les déchets de matériaux et le temps de production, tout en permettant une complexité de conception et une personnalisation des propriétés des matériaux.
3. Quels sont les avantages de l’impression 3D pour les roues de rover ?
L’impression 3D permet une plus grande complexité dans la conception de la jante sans coût supplémentaire ni difficulté de fabrication. En comparaison, les quatre roues du VIPER nécessitaient plusieurs processus de fabrication et étapes d’assemblage. La jante de la roue du VIPER, composée de 50 pièces, est maintenue ensemble par 360 joints rivetés.
4. Quels tests sont prévus pour la roue imprimée en 3D ?
La NASA prévoit de tester les performances de la roue imprimée en 3D sur un rover, soit dans la cour de rochers du Johnson Space Center de la NASA, soit dans un «bac à sable» géant de roches et de sol lunaires simulés dans une installation d’essai sous contrat. Les évaluateurs évalueront la maniabilité, la résistance au pivotement, le glissement latéral, la montée en pente et d’autres paramètres de performance de la roue.
5. Comment l’impression 3D pourrait-elle être utilisée pour les futures missions ?
À long terme, l’impression 3D pourrait permettre la fabrication de pièces de rechange dans l’espace pour les stations de recherche habitées sur la Lune dans le cadre du programme Artemis de la NASA. Les imprimantes 3D pourraient éventuellement utiliser des matériaux locaux provenant de la Lune ou de Mars comme matière première.
Légende illustration principale : En quelques jours seulement, les chercheurs de l’ORNL ont utilisé l’impression sur lit de poudre pour créer cette roue de rover lunaire d’après un modèle de la NASA. Crédit : Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept. of Energy
