News Mercredi 23 janvier 2019 - 08:33

L’ESA, le consortium URBAN et Lithoz préparent la fabrication additive céramique lunaire

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Dans le cadre d'une étude menée par l'European Space Agency (ESA) portant sur l’utilisation de la fabrication additive sur la Lune, des pièces en céramique ont été imprimées à l'aide d'un régolithe lunaire, c’est-à-dire de la poussière lunaire. Une avancée importante pour l’exploration de la Lune et l’installation d’une base lunaire ! « Cette technologie permettra d'imprimer des outils ou des pièces de machines afin de remplacer des pièces cassées sur une base lunaire. La précision et la forme des pièces imprimées seront essentielles », a expliqué Advenit Makaya, ingénieur matériaux de l'ESA. 

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La fabrication additive céramique lunaire

Ces pièces imprimées en 3D sont l’œuvre de la société autrichienne Lithoz, spécialiste de la fabrication additive céramique. « Normalement, le procédé de fabrication additive de Lithoz fonctionne avec des matériaux tels que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de zirconium ou le nitrure de silicium. Nous avons montré qu'il peut également fonctionner avec un régolithe brut, c’est-à-dire un ensemble de différents types d'oxydes, principalement de l'oxyde de silicium, mais aussi de l'aluminium, du calcium et du fer », poursuit Advenit Makaya. Broyés puis tamisés en fines particules, la poussière lunaire est mélangée à un liant réagissant à la lumière. Le procédé de fabrication additive entre alors en jeu. Le matériau est déposé couche par couche puis durci par rayon lumineux. La pièce imprimée est finalement « frittée » dans un four. Ces objets sont actuellement testés sur leur résistance et leurs propriétés mécaniques, afin qu’elles puissent être utilisées, un jour, sur une base lunaire.

La fabrication additive, une solution pour une base lunaire

Ces recherches sont réalisées dans le cadre de l'étude « Concevoir une base lunaire en utilisant les technologies de fabrication additive » (Conceiving a Lunar Base Using 3D Printing Technologies). Celle-ci est menée par le consortium URBAN composé de COMEX, LIQUIFER Systems Group et SONACA Space GmbH, sous la direction de OHB System AG. L'équipe dirigé par le consortium évalue la réalisation et la faisabilité de l'utilisation de la fabrication additive pour concevoir, exploiter et entretenir une base lunaire.

La clé d'une présence de longue durée de l’Homme sur la Lune réside dans la capacité à fabriquer sur place et à la demande, avec les matériaux accessibles, des structures et des pièces. La production locale de biens réduirait grandement le coût et le volume des missions de fret lancées à partir de la Terre. La fabrication additive est une solution potentielle à ce projet. Elle pourrait permettre d’utiliser les matériaux récupérés sur place, de réduire les délais entre la conception et la mise en œuvre, ainsi que de limiter la production de déchets. Le consortium URBAN mène deux études en parallèle portant sur les capacités de la fabrication additive à atteindre les objectifs fixés. 

  • La première concerne l'identification du matériel nécessaire à une base lunaire permanente, entretenue par l'Homme.
  • La seconde porte sur une analyse des technologies de fabrication additive et des matériaux – métaux, polymères, céramiques, béton, ingrédients alimentaires et tissus vivants. Ce volet explore notamment la possibilité de recycler des matériaux devenus obsolètes dans une station lunaire, en les utilisant comme nouveau matériau d'impression pour la construction de nouveaux objets.

Générer des poudres et d'autres alliages

L’un des enjeux du projet d’exploration lunaire longue durée et d’installation d’une base sur la Lune sera la production de poudres. L'Agence spatiale européenne (ESA) et l'entreprise métallurgique britannique Metalysis ont récemment lancé un concours, d’une dotation de 500 000 euros, pour concevoir des systèmes de surveillance des procédés fonctionnant avec les cellules électrochimiques de Metalysis. Ces cellules convertissent les oxydes et les minerais raffinés en poudres d'alliages métalliques, utilisable notamment en fabrication additive. Le procédé de la société britannique (ci-dessous) est capable de générer des poudres métalliques, des poudres d'alliages à la demande et des alliages complètement nouveaux. 

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Lithoz et la technologie LCM

Lithoz est une société autrichienne spécialisée dans le développement et la production de matériaux et de systèmes de fabrication additive céramique. Elle utilise un procédé de fabrication appelé « Lithography based Ceramic Manufacturing » (LCM). Cette technologie permet la production de pièces céramiques de haute performance possédant les mêmes propriétés matérielles que les pièces de formes conventionnelles. Ce système a été développé, en 2006, à l’université technique de Vienne par les fondateurs de Lithoz. En 2011, ces derniers ont fondé Lithoz GmbH pour commercialiser leur procédé. 

Contenu Encadré

Le projet européen RegoLight

Le projet européen RegoLight vise à développer les technologies et les méthodologies de fabrication additive existantes pour « fritter » et « façonner » du régolite lunaire (couche de poussière, de terre et de roches brisées située à la surface de la Lune) en utilisant le soleil comme source d’énergie. L’objectif est de fabriquer des éléments de construction pour les futures missions lunaires…

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