Chez Airbus Safran Launchers, les premières pièces en impression 3D existent déjà avec de gauche à droite, une pièce pour le moteur Vulcain 2, le moteur Vinci et Prométhée. © Rémy Decourt

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L'impression 3D, arme de construction massive pour les lanceurs Ariane, présents et futurs

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Dans les moteurs de la future Ariane 6 et, plus encore, dans les programmes à venir, l'impression 3D, ou fabrication additive, commence à s'imposer. Déjà, l'actuel Vulcain 2, en service aujourd'hui, exploite cette technique. Elle réduit considérablement les temps et les coûts de production, et permet de réaliser des pièces à peu près impossibles à construire avec des méthodes classiques. Découvrez ces objets étranges, à embarquer dans les lanceurs du futur.

Le secteur spatial a vite adopté la fabrication additive, plus communément appelée impression 3D. Cette technologie permet de produire en seulement quelques heures des pièces de formes complexes difficiles ou très longues à réaliser avec les techniques classiques, moulage ou usinage. Outre ce gain de temps, le recours à l'impression 3D permet une réduction très importante des coûts et des cycles de fabrication.

Cette technique de fabrication est d'ailleurs très bien adaptée aux produits spatiaux car elle permet de réaliser des pièces monoblocs, c'est-à-dire sans qu'il soit nécessaire d'assembler des pièces par vis, collage ou soudures. C'est notamment vrai pour des composants de satellites, de moteurs spatiaux et de lanceurs.

Croix de cardan du Vulcain 2 d'Ariane 5 réalisée en fabrication additive à partir d'une poudre d'Inconel 718. © Airbus Safran Launchers

Une technique de fabrication adaptée aux produits spatiaux

Airbus Safran Launchers l'a bien compris. Sur Ariane 6, la fabrication additive sera beaucoup utilisée pour réaliser ce lanceur conçu avec l'objectif d'être très compétitif dès son entrée en service. Dans certains générateurs de gaz, des pièces ne seront pas réalisables par les moyens classiques, et imposeront donc la 3D.

Les caractéristiques mécaniques statiques des pièces monoblocs réalisées par la fabrication additive étant proches de celles du forgé et bien supérieures à celles de la fonderie, Airbus Safran Launchers l'utilise également pour la réalisation de pièces du moteur Vulcain 2 d'Ariane 5 et du Vinci de l'étage supérieur rallumable d'Ariane 6.

Une première pièce du moteur Prométhée en impression 3D (un carter de pompe). Cette pièce, essentielle au moteur, est impossible à réaliser avec les techniques de fabrications classiques. Le secret industriel et la performance de la fabrication additive ne se dévoilent qu'à l'intérieur de cette pièce parcourue de plusieurs centaines de petits tubes. © Rémy Decourt

Une première pièce structurale du moteur Vulcain 2, obtenue par fabrication additive métal, a déjà volé sur une Ariane 5, lors du lancement de quatre satellites Galileo, le 17 novembre 2016 (VA233). Elle a été réalisée en fabrication additive avec de la poudre métallique fusionnée par laser. Pour le moteur rallumable Vinci, Airbus Safran Launchers a réalisé quelques pièces, dont un collecteur LSPH et un rouet centrifuge de pompe.

La production additive a donc déjà fait une apparition remarquée dans les familles Vulcain et Vinci. Mais c'est peu de choses comparée au programme du moteur du futur Prométhée. Ce moteur, destiné à un hypothétique lanceur réutilisable, est pensé avec un objectif de coût unitaire divisé par 10 par rapport au Vulcain 2 d’Ariane 5 (1 million contre 10 millions d'euros). Environ 50 % (en valeur) des pièces de Prométhée pourraient être réalisées en impression 3D, notamment certaines tuyauteries et vannes, ou la chambre de combustion. Au passage, la fabrication additive permettra de repenser la conception de certains composants de façon à diminuer le nombre de pièces et d'en réaliser certaines impossibles à construire avec les moyens traditionnels.

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