Le CSEM invente une rotation précise sans lubrification pour l’espace

On pourrait croire à une étrange œuvre d’art extraterrestre, mais il s’agit en fait d’un mécanisme d’engrenage sans frottement, imprimé en 3D en un seul exemplaire en acier inoxydable haute performance.

Ses applications potentielles sont vastes : rotation précise de propulseurs de satellites, capteurs, lentilles de télescopes ou miroirs. Cette innovation pourrait bien redéfinir les normes de précision dans l’espace.

Les pièces mobiles standard dans l’espace présentent une friction, nécessitant donc une forme de lubrification. Cette dernière peut entraîner une contamination non souhaitée de systèmes délicats, tout en induisant une usure constante.

L’enjeu est donc de taille : comment optimiser la durabilité et l’efficacité de ces mécanismes dans un environnement aussi hostile que l’espace ?

La solution se trouve peut-être dans ce que l’on appelle un « mécanisme conforme« . Ces systèmes transmettent la force par la flexion, ou « déformation élastique« , à l’instar de fermoirs de sacs ou d’arcs et de flèches. Intégrant 24 lames flexibles, dont 16 sont imbriquées, la conception sert à réduire la force de rotation induite sur elle-même d’un facteur 10, permettant ainsi un contrôle très fin du mouvement rotatif.

L’activité a démontré les avantages majeurs de la fabrication additive, tels que la liberté de conception et la possibilité de construire des formes complexes monolithiques. Cette conception ne serait pas possible dans un volume aussi réduit sans l’utilisation de la fabrication additive. De plus, aucun alignement n’est nécessaire entre les structures de flexion pour assurer une cinématique correcte.

Grâce à une combinaison approfondie d’optimisations paramétriques et topologiques, la masse et les fréquences propres ont été considérablement améliorées et ont permis d’obtenir un premier mode propre supérieur à 550 Hz.

Le Mécanisme de réduction de rotation conforme a été conçu par le CSEM en Suisse. La société suisse 3D Precision s’est chargée de l’impression 3D, tandis que les tests de performance ont été réalisés par Almatech SA, dans le cadre d’une activité d’élément de développement technologique de l’ESA.

En synthèse

La conception d’un mécanisme de rotation sans frottement pourrait représenter un tournant majeur dans l’industrie aérospatiale. En supprimant le besoin de lubrification et en réduisant l’usure, cette innovation ouvre la voie à une nouvelle génération de dispositifs plus durables et plus précis pour la rotation d’équipements spatiaux.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un mécanisme conforme ?

Un mécanisme conforme est un type de système qui transmet la force par la flexion ou la déformation élastique. Il est généralement composé de lames flexibles qui peuvent se déplacer et se courber sans nécessiter de points de pivotement ou de joints.

Quels sont les avantages d’un mécanisme de rotation sans frottement ?

Un mécanisme de rotation sans frottement élimine le besoin de lubrification, réduit l’usure, et permet un contrôle très précis du mouvement rotatif. Cela peut être particulièrement bénéfique dans des environnements où la lubrification est difficile ou indésirable, comme l’espace.

Qui sont les acteurs derrière ce développement ?

Ce développement est le fruit d’une collaboration entre le CSEM, un centre de recherche suisse, 3D Precision SA, une entreprise spécialisée dans l’impression 3D, et Almatech SA, une société qui a réalisé les tests de performance du mécanisme.

Article : Mécanisme conforme basé sur la fabrication additive