Application du mois : un réservoir en titane imprimé en 3D

Un groupe d’entreprises et d’instituts de recherche en Corée du Sud est à l’origine d’une avancée majeure dans le domaine des technologies spatiales. L’Institut coréen des technologies industrielles (KITECH), l’Institut coréen de recherche aérospatiale (KARI), KP Aero Industries, AM Solutions et l’université Hanyang se sont associés dans le cadre d’un projet ambitieux visant à faire progresser la fabrication additive dans le secteur aérospatial. Leur objectif est de produire des réservoirs en titane haute pression, composants essentiels des lanceurs et des satellites, à l’aide de la fabrication additive. L’équipe a récemment franchi une étape importante en réussissant à fabriquer et à démontrer la fiabilité d’un réservoir en titane entièrement imprimé en 3D, ouvrant ainsi la voie à de futures innovations dans le domaine du matériel spatial.

L’objectif du projet était de démontrer la faisabilité et la résistance d’un réservoir spatial imprimé en 3D dans des conditions réalistes. Le réservoir cryogénique ainsi obtenu, fabriqué en titane, mesure 640 mm de diamètre et a une capacité de 130 litres. Afin de tester ses performances dans des conditions extrêmes, le réservoir a été congelé et soumis à un test de pression cryogénique, avec des résultats impressionnants.Il peut en effet supporter une pression interne de 330 bars à -196 °C, refroidi par de l’azote liquide. Il s’agit du premier test réussi au monde d’un récipient haute pression imprimé en 3D dans des conditions aussi extrêmes.

La technologie DED au service de l’aérospatiale

KITECH a pris en charge le processus de fabrication additive, en utilisant la technologie DED qui dépose le titane couche par couche tout en le fondant simultanément. Le processus de production comprenait deux demi-hémisphères en titane, qui ont été soudés ensemble pour former un réservoir monolithique après un traitement thermique et un usinage précis. La surveillance en temps réel a permis la mise en œuvre précise de trajectoires de dépôt optimisées, ce qui a été essentiel pour obtenir la précision géométrique et l’intégrité mécanique requises.

La fabrication additive offre des avantages significatifs par rapport aux procédés conventionnels, en particulier pour le titane. Les méthodes de production traditionnelles souffrent de pénuries de matériaux pour les moules, de contraintes de conception et de coûts élevés. L’impression 3D a surmonté ces limites et offre des avantages tels qu’une plus grande efficacité des matériaux, une liberté de conception et des économies de coûts significatives.

L’importance du réservoir en titane pour les voyages spatiaux

Les réservoirs à haute pression sont des composants essentiels dans l’aérospatiale. Ils stockent les propergols liquides et contiennent les gaz utilisés pour le contrôle de l’attitude et de l’altitude des engins spatiaux. Les alliages de titane sont particulièrement adaptés en raison de leur haute résistance, de leur faible poids et de leur stabilité à basse température, mais ils ont jusqu’à présent été difficiles à fabriquer. Le projet démontre que les composants imprimés en 3D répondent à ces exigences.

Le Dr Lee Hyup, de KITECH KAMIC, souligne : « Cette démonstration prouve que les structures fabriquées par impression 3D à grande échelle peuvent résister de manière fiable aux conditions cryogéniques et à haute pression qui simulent les environnements d’exploitation réels. Elle jette les bases d’une utilisation généralisée de l’impression 3D dans l’aérospatiale. »

Kim Hyun-joon, de l’Institut coréen de recherche aérospatiale, voit également un avenir prometteur : « Nous poursuivrons notre collaboration afin de réaliser des tests de pression cycliques à des pressions de fonctionnement et d’obtenir d’autres certifications pour la capacité de vol spatial. »

Ce projet marque une étape importante dans le développement de systèmes spatiaux sûrs, efficaces et tournés vers l’avenir, et démontre le grand potentiel de l’impression 3D dans la production industrielle de composants critiques. Pour plus d’informations, cliquez ICI.

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*Crédits de toutes les photos : KITECH