La NASA imprime en 3D les moteurs des fusées de demain

La NASA se prépare à envoyer des hommes sur la Lune dans le cadre du programme Artemis. Pour ce voyage spatial, l’agence américaine a décidé de miser sur la fabrication additive métal, notamment sur le procédé “Blown powder directed energy deposition” s’apparentant de près au dépôt de matière sous énergie concentrée. Grâce à cette technologie, la NASA est en train de concevoir les fusées de demain : le projet RAMPT (Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology) vise en effet à imprimer en 3D les moteurs des fusées qui partiront sur la Lune. Afin de tester la technologie d’impression 3D métal et confirmer ses avantages, les équipes ont imaginé une tuyère d’un mètre de diamètre sur 0,9 mètres de hauteur avec des canaux de refroidissement intégrés. 

La NASA s’intéresse depuis plusieurs années à la fabrication additive, surtout aux technologies métalliques qui lui permettent de concevoir des composants pour leurs satellites et fusées plus rapidement tout en conservant leur résistance et complexité. Depuis avril 2019, elle a lancé le projet RAMPT afin de développer de nouvelles technologies de conception et de fabrication pour réduire les coûts et améliorer les performances de la chambre de combustion et de la tuyère pour les programmes gouvernementaux et industriels. Il concerne donc les deux composants les plus lourds du système moteur, les plus chers à produire aujourd’hui. A terme, l’objectif est d’intégrer pleinement ces nouveaux procédés de fabrication – dont l’impression 3D – à l’échelle nationale, de caractériser les matériaux et bien entendu, de tester les résultats. C’est dans ce contexte là que la NASA a donc imaginé une tuyère imprimée en 3D en métal. 

Le projet RAMPT s’appuie donc sur la technologie Blown powder directed energy deposition qui consiste à injecter de la poudre métallique dans un bassin de métal en fusion chauffé au laser. Une tête d’impression, fixée à un bras robotique, se déplace selon le schéma déterminé et fabrique la pièce couche par couche grâce à un laser optique qui vient durcir la poudre soufflée. C’est le même fonctionnement que la technologie DED, réputée pour sa capacité à réparer des pièces métalliques et à fabriquer de grandes pièces, comme des tuyères pour moteur de fusée. Paul Gradl, co-chercheur principal de RAMPT, ajoute : “C’est un processus difficile de fabriquer les tuyères de manière traditionnelle, et cela peut prendre très longtemps. Le procédé de fabrication additive utilisé nous permet de créer des composants à très grande échelle avec des caractéristiques internes complexes qui n’étaient pas possibles auparavant. Nous sommes en mesure de réduire considérablement le temps et le coût associés à la fabrication de tuyères à refroidissement par canal et d’autres composants critiques des fusées.”

L’équipe a présenté une première tuyère imposante – 1 mètre de diamètre sur 0,9 mètre de hauteur – qui n’aurait pris que 30 jours à fabriquer. Une telle pièce nécessite un an de travail avec des méthodes de soudage traditionnelles. Ce qui est intéressant est le fait qu’elle intègre des canaux de refroidissement permettant de faire passer un gaz propulseur cryogénique pour maintenir une température optimale. La fabrication additive permet de ce type de complexité grâce à des méthodes de conception optimisés. 

Drew Hope, directeur du programme de développement Game Changing de la NASA, qui finance le projet RAMPT, explique : “Cette avancée technologique est significative, car elle nous permet de produire les pièces de moteurs-fusées les plus difficiles et les plus coûteuses pour un prix inférieur à celui du passé. De plus, il permettra aux entreprises de l’industrie aérospatiale et d’autres secteurs d’en faire autant et d’appliquer cette technologie de fabrication aux secteurs de la médecine, des transports et des infrastructures.” La tuyère ainsi conçue devrait être soumise à une série de tests, notamment à une température de combustion de 6 000 degrés et aux mêmes pressions que celles observées au lancement d’une fusée. On attend les résultats avec impatience ! En attendant, vous pouvez retrouver plus d’informations ICI. 

Que pensez-vous du projet RAMPT de la NASA ? Peut-il permettre le développement de la fabrication additive métal dans le domaine aérospatial ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !