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Thales Alenia Space : champion du monde des pièces 3D en orbite !

Avec Monacosat, le constructeur cannois de satellites s'était lancé début 2015 dans l'aventure de la "fabrication additive" aluminium pour l'espace avec un support d'antenne. Depuis, 79 nouvelles pièces 3D en métal et 350 supports de tubes pour la propulsion chimique en polymère (photo TAS ci-dessous) ont été placés en orbite sur différents satellites. Ce qui fait aujourd'hui de TAS le champion du monde en ce domaine.

Pour Thales Alenia Space, l'usine du futur dont on parle de plus en plus, c'est aujourd'hui. Depuis quelque temps déjà avec les robots, cobots, réalité augmenté mis en oeuvre dans le processus de production de satellites. Mais aussi dans l'une des composantes phare de l'usine 4.0 : la réalisation de pièces 3D pour l'espace. Cette aventure a commencé il y a un peu plus de 2 ans en avril 2015 avec le premier support d’antenne réalisé en fabrication additive aluminium et mis en orbite sur le satellite Turkmenalem Monacosat qui avait été assemblé dans les salles blanches cannoises. Dans la foulée, Koreasat 5A et Koreasat 7 avaient embarqué les plus grandes pièces pour le spatial jamais fabriquées en Europe en "fabrication additive", avec une imprimante 3D à faisceau laser.

TAS champion du monde!

Cette technologie particulièrement innovante (il faut tenir compte des contraintes matériau pour le spatial) s'est presque banalisée désormais. Avec les récents lancements des satellites Telkom 3S, SGDC, KOREASAT-7, et de la constellation Iridium Next, ce sont 79 nouvelles pièces 3D en métal et 350 supports de tubes pour la propulsion chimique en polymère que Thales Alenia Space peut se vanter d’avoir placées en orbite. Ce qui sacre TAS en tant que champion du monde des pièces 3D en orbite.

Depuis les premières expérimentations de 2015 qui ont montré la fiabilité du processus, tous les satellites de télécommunication arborent leurs supports d’antennes et leurs ferrures de réflecteurs au design allégé imprimé en 3D. Et c’est à la mi-janvier 2017, avec le lancement réussi des premiers modèles de la constellation Iridium NEXT, que Thales Alenia Space a mis en orbite des supports de tube de propulsion, première application vol de la fabrication additive thermoplastique (voir la photo ci-dessus -copyright Thales Alenia Space).

L'intégration de plusieurs fonctions dans une même pièce

Le groupe franco-italien va continuer dans cette voie en fabriquant des pièces de dimensions de plus en plus grandes, ce qui représente une véritable avancée du point de vue industriel. "Nos développements tournent autour de l’intégration de plusieurs fonctions dans une même pièce telles que la mécanique, la thermique, ou encore la radiofréquence", déclare Florence Montredon, Responsable Développement des Technologies de Fabrication Additive chez Thales Alenia Space. "Le challenge se situe tout autant dans le processus de conception que dans la technique de production elle-même".

Pour les produits spatiaux, la fabrication additive ou impression 3D est un réel bénéfice. Elle permet de concevoir et de fabriquer des structures en un seul morceau, à la place de structures composées de plusieurs assemblages lorsqu’elles sont réalisées en fabrication traditionnelle, générant un gain de masse important et un gain de coût. Le support de tube illustre parfaitement les possibilités de remplacer plusieurs pièces en une seule grâce à la fabrication additive et d’introduire de nouvelles fonctions.

Les libertés de forme que permet la fabrication additive et l’absence d’outillage requis représentent une technologie rêvée pour des pièces complexes uniques - pièce avec des courbes, des alvéoles ou des cavités - ou en toute petites séries. Une technologie qui vient cependant bouleverser complètement le métier de l'ingénieur. Jusqu'à présent, pour réaliser une pièce, on leur a toujours appris comment il fallait retirer de la matière. Comme l'expliquait Jean-Philippe Jahier, directeur de l'innovation et du déploiement des nouvelles technologies de TAS, "désormais, on ne fait plus de copeaux lors des opérations d'usinage. Il ne s'agit plus de retirer de la matière, mais d'en ajouter". Changement radical!

Support Ku Horn TKM aluminium intégré sur le satellite.

A savoir

Sur la totalité des 79 pièces, on dénombre 47 pièces de designs différents sur les satellites cités dans l'article. Elles remplissent 13 fonctions différentes (certaines pièces sont des variantes de design pour une même fonction). Les supports tubings sont en polymère, tous identiques, 35 par satellite, 10 satellites lancés.

Chez Thales Alenia Space, on s’intéresse en grande majorité à des matériaux métalliques comme l’aluminium et le titane. La technique la plus souvent utilisée est le Laser Beam Melting (LBM, basée sur un lit de poudre). Un ou plusieurs lasers viennent fusionner la poudre progressivement, couche par couche, et localement dans une atmosphère contrôlée. Cette technologie demande un grand savoir-faire afin de maitriser les contraintes de design et les multiples paramètres de la machine. Une fabrication nécessite plusieurs heures voire jours d’impression en continu


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