Les applications de l’impression 3D dans l’espace

Au fil des années, les initiatives mêlant impression 3D et aérospatial se multiplient. Conscientes des bénéfices offertes par les technologies 3D, comme la fabrication de pièces plus légères ou la possibilité d’utiliser des matériaux peu commun, de nombreuses entreprises ont intégré la fabrication additive dans leur processus de production et l’utilisent à des fins différentes. Que ce soit pour concevoir des satellites, des fusées ou même de la nourriture, les applications sont variées et nombreuses. Et pour mieux cerner ces projets, 3Dnatives vous propose aujourd’hui un aperçu des différentes applications de l’impression 3D dans l’espace.

Tester la fabrication additive dans l’espace

L’un des principaux usages de l’impression 3D dans l’espace est la réalisation de tests par les astronautes de l’ISS. À travers ces différentes expérimentations, les astronautes essaient de découvrir si la fabrication additive est une technologie adaptée à la microgravité. Par exemple, sur l’ISS, des expériences sont en cours pour déterminer si la bio-impression pourrait être utilisée à l’avenir pour, selon l’Agence spatiale européenne, « soutenir le traitement médical des expéditions spatiales de longue durée et des colonies planétaires. » Récemment, une équipe de Wake Forest a d’ailleurs remporté un concours de la NASA grâce à sa technologie permettant de créer des tissus hépatiques humains cultivés en laboratoire. Mais ces cas ne sont pas isolés. Incus et l’Agence spatiale européenne (ESA) se sont associés pour tester le processus d’Incus de fabrication de métaux par lithographie afin de déterminer si la création de pièces sur une base lunaire est possible. 

Des structures imprimées en 3D dans l’espace ?

Vous avez probablement entendu parler des maisons imprimées en 3D sur Terre, mais saviez-vous que la NASA et d’autres entreprises sont à la recherche de solutions pour construire des maisons sur la Lune et d’autres planètes ? Et plusieurs projets sont déjà en cours. ICON a notamment lancé le projet Olympus, qui vise à tester des prototypes pour développer des systèmes de construction sur la Lune grâce à l’impression 3D. Redwire a une idée similaire et a déjà envoyé des fournitures à l’ISS pour déterminer s’il était possible d’imprimer en 3D des fragments de roche lunaire et de sol pour créer des habitats sur la Lune. Mais ces deux projets ne sont qu’un échantillon des initiatives déjà mises en place. Par exemple, le fabricant d’imprimantes 3D australien Luyten souhaite lui aussi imprimer en 3D des structures sur la Lune. 

Des satellites conçus grâce à la fabrication additive 

L’impression 3D est de plus en plus utilisée pour fabriquer des satellites. Un certain nombre d’entreprises, à l’image de Boeing et Airbus, utilisent la fabrication additive pour créer des pièces de plus en plus complexes et légères pour leurs satellites. Par exemple, Airbus a imprimé en 3D des composants de radiofréquence (RF) pour deux satellites : Eurostar Neo et MIT. L’année dernière, Airbus a aussi imprimé en 3D des propulseurs de nanosatellites alimentés par des ions. En Australie, l’entreprise Fleet Space a également annoncé qu’elle lancerait des satellites imprimés en 3D pour la constellation Centauri.

Moteurs de fusée imprimés en 3D

Pour concevoir des moteurs de fusées rapidement, plusieurs acteurs de l’industrie aérospatiale se sont tournés vers l’impression 3D. L’entreprise espagnole Pangea a par exemple imprimé en 3D un moteur de fusée qui serait, d’après ses dires, 15 % plus efficace que les moteurs produits traditionnellement. Et comme pour de nombreuses applications, la NASA a également développé un projet similaire. Avec son projet RAMPT (Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology), l’agence spatiale utilise la fabrication additive pour créer des moteurs de fusée aux dimensions importantes. Enfin, le fabricant d’imprimantes 3D SPEE3D a reçu une subvention de 1,5 million de dollars afin d’employer sa technologie brevetée de projection à froid pour imprimer des moteurs de fusée à partir de matériaux métalliques.

Exploration et colonisation de Mars

Si la colonisation d’une autre planète relève toujours de la science-fiction, certains estiment qu’elle n’est pas impossible. Et ce, grâce à la fabrication additive. La NASA a notamment lancé le projet Mars 2020 pour étudier la surface de la planète rouge. L’agence spatiale a envoyé le rover nommé Persévérance ainsi qu’onze pièces et instruments en métal imprimés en 3D sur Mars pour étudier la planète. Et d’autres missions de ce type ont vu le jour. 

L’université technologique de Delft a cette année dévoilé les robots Zebro. Ces derniers ont pour objectif de creuser des tunnels sous la surface de Mars et d’imprimer en 3D des structures souterraines. À terme, ces espaces souterrains permettront aux hommes de se rendre sur Mars et de limiter l’exposition aux fluctuations de température. Enfin, le dernier projet en date dans ce domaine a été réalisé par ICON et Big-Bjarke Ingels Groups pour la NASA : ils ont créé une simulation réaliste d’un habitat imprimé en 3D, appelé Mars Dune Alpha. Le but est de le « transporter » vers Mars pour soutenir les missions d’exploration spatiale à long terme.

L’impression de nourriture dans l’espace

Les acteurs de l’impression 3D et de l’ industrie aérospatiale sont également confrontés à un défi pour le moins surprenant : la création d’aliments imprimés en 3D dans l’espace. C’est pourquoi, plusieurs projets combinant technologies 3D et alimentation spatiale ont vu le jour ces dernières années. La société israélienne Aleph Farms a par exemple annoncé en 2019 son projet d’impression 3D de viande à bord de l’ISS. Grâce à l’imprimante 3D de Bioprinting Solutions, ils ont réussi à créer une viande à base de cellules qui conserve la texture, le goût et la structure d’un steak classique. Pour ce faire, des cellules bovines ont été prélevées sur Terre et envoyées dans l’espace où elles ont été cultivées. De plus, Aleph Farms a également participé à la « Mission : Space Food ». Il s’agit d’un consortium d’experts de l’espace, de l’alimentation et de la technologie cherchant à créer une approche intégrative de la nutrition humaine dans l’espace. Avec l’expertise culinaire et technique de la société Astrea, ils visent à développer de nouveaux aliments pour l’espace.

Mais Aleph Farms n’est pas la seule société à développer ce type de projet. Le SMRC, en collaboration avec la NASA, cherche également à fabriquer des aliments pour les missions spatiales de longue durée. L’objectif est de créer des plats imprimés en 3D qui conservent des saveurs agréables tout en incluant des nutriments qui ne se dégradent pas au cours de la mission. Enfin, la NASA mène actuellement un projet visant à récompenser le travail des entreprises proposant des moyens innovants pour transporter des aliments dans l’espace. Parmi toutes les sociétés participantes, quatre d’entre elles ont choisi l’impression 3D : BigRedBites, ALSEC, Electric Cow et KEETA.

Les fusées et la fabrication additive

Outre la production de pièces individuelles, la fabrication additive est également utilisée dans l’industrie aérospatiale pour fabriquer des fusées. Relativity Space, une startup américaine qui a connu une croissance exponentielle ces dernières années, a développé le projet Terran R.  L’entreprise souhaite concevoir la première fusée entièrement imprimée en 3D et réutilisable, capable de lancer plus de 20 000 kg en orbite terrestre basse (LEO). Le lancement de Terran R est prévu à Cap Canaveral en 2024. De son côté, SpaceX a intégré la fabrication additive dans son processus de production vers 2014 afin de créer des pièces pour ses fusées. Aujourd’hui, avec son objectif de coloniser Mars d’ici 2050, SpaceX utilise l’impression 3D métal (DMLS) pour rationaliser le processus de fabrication. En effet, la technologie lui permet de construire des fusées qui peuvent être réutilisées autant de fois que nécessaire.

Des propulseurs imprimés en 3D 

Dans l’industrie aérospatiale, la fabrication additive est utilisée à des fins variées. Comme dans de nombreux domaines, la technologie permet de fabriquer des pièces plus légères, moins chères et plus efficaces, notamment grâce aux matériaux et méthodes de conception employés. Parmi les applications développées dans ce secteur, on retrouve l’atterrisseur lunaire Griffin. L’équipe de la mission Griffin One (GM1) d’Astrobotic s’est associée à Agile Space Industries pour créer des propulseurs personnalisés imprimés en 3D, appelés propulseurs de contrôle d’attitude (ACT). 

Des tenues imprimées en 3D

Si lorsqu’on parle d’impression 3D et d’aérospatial, cette application ne vient pas tout de suite à l’esprit, elle a pourtant été adoptée par plusieurs entreprises, dont la célèbre entreprise SpaceX. La société d’Elon Musk a conçu des combinaisons et des casques imprimés en 3D, facilement reproductibles avec des imprimantes 3D de bureau. L’entreprise confie s’être orientée vers la technologie FDM car elle offre une large gamme de matériaux avancés, comme le PEKK. Chaque casque est équipé d’une visière, de valves, de serrures et de microphones, et les combinaisons répondent aux exigences des voyages spatiaux.