Application du mois : LEAP 71 teste avec succès un moteur de fusée à carburant liquide imprimé en 3D

Ces dernières années, de nombreux exemples ont prouvé que l’impression 3D peut contribuer à des innovations et des progrès révolutionnaires dans le domaine de l’aérospatiale. La NASA et l’ESA ne cessent d’expérimenter pour exploiter le potentiel de l’impression 3D dans l’espace et de nombreuses entreprises d’impression 3D se sont spécialisées dans les applications spatiales à haute performance. Aujourd’hui, l’intelligence artificielle entre en scène et est déjà considéré comme le révolutionnaire du futur. Et pour en parler justement, prenons l’exemple de LEAP 71 qui a réussi à développer et à tester un propulseur de fusée à carburant liquide imprimé en 3D grâce à son outil logiciel Noyron basé sur l’IA. Un premier essai a été réalisé il y a quelques semaines avec succès, preuve que l’IA et l’impression 3D peuvent conduire à des approches et des résultats avancés.

LEAP 71 est une entreprise basée à Dubaï dont l’objectif est de stimuler le progrès technique à l’aide de l’ingénierie informatique. L‘entreprise développe des produits de haute qualité pour l’aérospatiale et l’électromobilité, mais aussi des échangeurs de chaleur, et collabore avec des clients internationaux. Pour la fabrication de ses produits, LEAP 71 utilise des logiciels sophistiqués et la fabrication additive, qui a également été utilisée pour la production du moteur de fusée.

LEAP71 a été fondée par Josefine Lissner, ingénieure en aérospatiale, et Lin Kayser

L’objectif du projet était de démontrer les capacités du logiciel propriétaire de Noyron et de tester le modèle d’ingénierie informatique à grande échelle de l’entraînement ainsi créé. Noyron utilise des algorithmes d’intelligence artificielle pour mettre en œuvre automatiquement des processus logiques et physiques dans le processus de fabrication. Grâce à ce logiciel, il a été possible de développer le modèle du moteur de fusée TKL-5, et ce de manière entièrement numérique et informatisée, sans intervention humaine. Cela a également eu un impact remarquable sur le temps de production. L’absence de conception CAO a permis de fabriquer le moteur en deux semaines seulement. Il a ensuite été testé avec succès le 14 juin 2024 à Wescott, au Royaume-Uni, et a fonctionné dès le premier essai.

Et si on vous en parle aujourd’hui c’est parce que le moteur a lui même été imprimé en 3D sur une machine métal, plus spécifiquement une EOS M290. Le cuivre a été utilisé comme matériau, car il permet d’obtenir des moteurs très puissants avec un refroidissement actif. L’équipe britannique « Race to Space » de l’université de Sheffield a également participé au projet en fournissant un retour d’information et en assurant la finition avant que le moteur ne soit testé pour la première fois sur le site d’essai d’Airborne Engineering. Toutes les valeurs de température et tous les paramètres critiques étaient dans les limites lors du lancement d’essai et les participants ont pu confirmer que le moteur était intact et fonctionnait comme prévu.

Le moteur a été fabriqué en cuivre par impression 3D

En raison de sa taille compacte, ce moteur pourrait être utilisé comme étage final d’une fusée orbitale. Il dispose d’une force de poussée de 5 kN ou d’une masse portante de 500 kg, soit 20 000 CV. Pour la propulsion, le propulseur utilise – comme de nombreux autres systèmes avancés – de l’oxygène liquide kyrogène et du kérosène. Cette combinaison de carburants a été un choix délibéré de LEAP 71, malgré la difficulté de manipulation. En effet, en plus de la propulsion, le kérosène permet de refroidir le moteur lorsqu’il est poussé à travers de minces canaux et empêche ainsi la fonte du moteur. Bien que la température de combustion des carburants soit de 3 000°C, cela permet de maintenir la surface stable à moins de 250°C.

Outre le système de refroidissement sophistiqué, les ingénieurs ont également veillé à surveiller le moteur de la fusée et à utiliser activement les données. Ainsi, grâce à de nombreuses connexions pour la mesure de la température et de la pression, il est possible de réinjecter les données directement dans le modèle de calcul Noyron. Celles-ci peuvent ensuite être utilisées d’une part pour réviser le modèle et d’autre part pour développer le logiciel. Noyron pourrait créer de nouvelles variantes de conception du modèle de moteur en moins de 15 minutes, lesquelles pourraient également être testées directement après la fabrication. Josefine Lissner, ingénieure en aérospatiale et directrice de LEAP 71, souligne l’importance de Noyron pour accélérer les développements :

C’est une étape importante pour nous, mais aussi pour l’ensemble du secteur. Nous pouvons désormais créer automatiquement des moteurs de fusée fonctionnels et passer directement à la validation pratique. De la spécification finale à la fabrication, le développement de ce moteur a pris moins de deux semaines. Dans la technique traditionnelle, cette tâche prendrait de nombreux mois, voire des années. Chaque nouvelle itération du moteur ne prend que quelques minutes. L’innovation en matière de propulsion spatiale est difficile et coûteuse. Avec notre approche, nous espérons rendre l’espace plus accessible à tous.

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*Crédits de toutes les photos : LEAP 71