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Actualité des entreprises

Avantageux emploi de l’impression 3D professionnelle et de matériau composite

Publication: 29 mai

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Alba Orbital s’est adressée à CRP Technology pour la construction d’un système innovant de mise en orbite...
 

Le résultat est AlbaPod 2.0, un déployeur de satellites entièrement réalisé par impression 3D professionnelle et avec Windform® XT 2.0 pour la mise en orbite des picosatellites les plus avancés du monde.

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Introduction

L’idée originale de PocketQube a été mise au point par Robert J. Twiggs, professeur de la Morehead State University (MSU), qui a proposé un modèle de « satellite qui l’on peut mettre dans sa poche ».

En fait, un PocketQube est un type de satellite miniaturisé utilisé pour la recherche spatiale ayant des dimensions de l’ordre de 5 centimètres cubes (un huitième du volume d’un CubeSat) et dont le poids n’est pas supérieur à 250 grammes.

Il s’agit d’un type de satellites assez récents les premiers remontent à 2009 mais l’importance des PocketQube augmente très rapidement, comme solution alternative aux lancements de plus en plus coûteux de CubeSat dans l’orbite terrestre basse.

Le premier modèle a été mis au point au mois de juin 2018, lors de la délivrance d’une plate-forme partagée ; parmi les concepteurs de cette plate-forme (avec GAUSS Srl et TU Delft), il y a Alba Orbital, une PME de haute technologie en croissance rapide ayant son siège à Glasgow, en Écosse.

Alba Orbital fournit un centre de support pour les PocketQube non seulement en réalisant ses propres plates-formes, mais aussi en fournissant les composants et en aidant les entreprises, les universités et les agences spatiales à mettre en orbite les PocketQube de toutes les régions du monde.

Défi

Récemment Alba Orbital a décidé de réaliser une version actualisée (2.0 ou v2) de son dispositif de lancement de PocketQube, appelé AlbaPod, pour obtenir des améliorations en termes de poids, possibilités de fabrication, caractéristiques de sécurité et accessibilité.

L’équipe de Glasgow s’est adressée à CRP Technology pour la construction du système de mise en orbite : l’entreprise de Modène qui s’occupe d’impression 3D professionnelle depuis des décennies, a acquis une grande expérience dans la fourniture de solutions à la pointe de la technologie aux principaux acteurs du secteurs spatial, en utilisant les matériaux composites et brevetés Windform® TOP-LINE. En effet, la plupart des Windform® sont indiqués pour des applications spatiales fonctionnantes, ayant passé les tests de dégazage NASA et ESA.

Réduire le poids au minimum est un objectif de projet fondamental pour n’importe quel composant aérospatial ; en outre, le matériau choisi pour la construction doit être approuvé pour le vol dû aux exigences strictes de dégazage.

Du point de vue d’Alba Orbital donc, il était évident dès le début que l’emploi d’un matériau déjà approuvé par les principaux intermédiaires de lancement aurait facilité l’adoption du programme de lancement par toutes les parties concernées.

Solution

La mission était difficile, mais grâce à l’expérience pluriannuelle acquise dans le domaine de la fabrication additive pour les secteurs industriels les plus avancés, CRP Technology a relevé le défi.

L’activité du département d’impression 3D de CRP Technology s’est concentrée depuis le début sur l’optimisation et la réalisation des objectifs demandés, en fournissant sa pleine coopération à l’équipe d’Alba Orbital.

Le travail a commencé par une analyse minutieuse des fichiers 2D et 3D.

CRP Technology, grâce au savoir faire acquis en plus de 25 ans d’activité au service des secteurs industriels les plus exigeants, a aidé Alba Orbital dans le choix de la technologie d’impression 3D la meilleure et du matériau pour la construction du système de mise en orbite AlbaPod 2.0, afin de garantir le succès du projet.

L’équipe d’Alba Orbital a choisi la synthérisation laser sélective et le matériau Windform® XT 2.0 de la gamme Windform® TOP-LINE.

« AlbaPod v2 – ont déclaré les ingénieurs d’Alba Orbital doit passer un lancement dans l’espace et contenir à son intérieur de nombreux satellites : résister à des vibrations élevées a toujours été un préalable obligé, tout comme préserver la sécurité des PocketQube avant la mise en orbite. La rigidité et la robustesse du Windform® XT 2.0 en ont fait un candidat parfait pour cet emploi. »

Windform® XT 2.0 est un matériau de nouvelle génération qui remplace la formule précédente de Windform® XT. Windform® XT 2.0 présente des améliorations des propriétés mécaniques d’envergure, dont +8 % par rapport à la charge de rupture, +22 % par rapport au module élastique et +46 % par rapport à l’allongement à la rupture.

Résultat

Le procédé de synthérisation laser sélective, uni au matériau composite chargé de fibre de carbone Windform® XT 2.0, s’est avéré être le choix le meilleur : le mécanisme de mise en orbite AlbaPod 2.0 a passé avec succès les procédures de contrôle et a pleinement satisfait les demandes et les standards d’Alba Orbital.

L’équipe Alba Orbital ajoute : « Nous sommes très satisfaits du résultat remporté : Windform® XT 2.0 nous a permis de concevoir des pièces difficiles à réaliser par les technologies traditionnelles, du fait qu’elles présentent des sections minces et des géométries extrêmement complexes. »

L’équipe Alba Orbital décrit quelques détails techniques sur les avantages obtenus par l’emploi de la technologie additive et du matériau Windform® XT 2.0 :

« L’aspect le plus innovant du projet concerne le nombre de composants réalisés en Windform® XT 2.0 : non seulement la couverture, mais aussi le mécanisme d’expulsion mobile et celui de montage de la porte. Ces derniers sont des composants structurels ayant une importance capitale pour le système de mise en orbite dans son ensemble. »

En ce qui concerne les performances mécaniques, les ingénieurs d’Alba Orbital déclarent : « Il s’agit d’une question fondamentale. Non seulement l’assemblage des PocketQube doit avoir lieu correctement pour faciliter le déploiement des satellites à l’intérieur de la structure, mais la structure même doit réussir à retenir les satellites dans le pire des cas aussi, comme une panne d’une charge utile pendant le lancement, du fait qu’une rupture peut endommager d’autres charges utiles voire le vecteur. »

AlbaPod v2 a été soumis à de rigoureux essais de vibration et a montré un comportement extraordinaire.

« Le poids aussi continue l’équipe Alba Orbital joue un rôle fondamental lorsqu’il s’agit de lancements dans l’espace, dû aux coûts associés. L’emploi de Windform® XT 2.0 nous a permis de réduire le poids d’un grand nombre de composants principaux. »

Le 9 septembre 2019 Alba Orbital a intégré dans AlbaPod v 2 le premier PocketQube destiné à être mis en orbite.

Au début de décembre 2019, Alba Orbital a mis en orbite 6 satellites PocketQube par l’intermédiaire du système de mise en orbite réalisé avec l’impression 3D et Windform® XT 2.0 AlbaPod v2 (mission : Alba Cluster 2). Alba Cluster 2 est en orbite depuis 100 jours.

Un nouveau lancement avec le troisième AlbaPod v2 réalisé par CRP Technology (et qui aura lieu avec Alba Cluster 3) est prévu pour la fin de 2020.

La réalisation d’AlbaPod v2, la technologie et le matériau utilisés, seront présentés par CRP Technology au 4e PocketQube Workshop qui se tiendra à l’Université de Glasgow le 8 et 9 octobre 2020.

http://www.crp-group.com/

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