La NASA lance une fusée entièrement composée de pièces imprimées en 3D

Rob Spiegel | 15 mai 2023

La NASA poursuit son développement de pièces spatiales imprimées en 3D avec une fusée construite à partir d'un nouvel alliage de cuivre. Le Terran 1 récemment lancé a été entièrement créé à partir de pièces imprimées en 3D. La fusée mesure 100 pieds de haut et 7,5 pieds de large. La NASA a travaillé avec la technologie d'impression 3D pour réduire les coûts et réduire le poids des véhicules. Terran 1 comprend neuf moteurs fabriqués de manière additive en alliage de cuivre pouvant supporter des températures proches de 6 000 degrés Fahrenheit.

Une chambre de combustion fabriquée par additif est montrée à mi-processus.

La fusée a été conçue au Glenn Research Center de la NASA à Cleveland dans le cadre d'une initiative qui s'appelle en fait le Game Changing Development (GCD). Le programme a été lancé pour développer des technologies spatiales pour les futures missions spatiales et apporter des solutions aux besoins nationaux importants. GCD collabore avec des équipes de recherche et développement sur des idées prometteuses grâce à la modélisation analytique, aux tests et à la démonstration de vols spatiaux de charges utiles et d'expériences.

Pour améliorer les performances à haute température, GCD a développé un matériau d'alliages à base de cuivre connu sous le nom de Glenn Research Copper, ou GRCop. Le matériau a été conçu pour les chambres de combustion des moteurs de fusée à hautes performances. L'alliage est une combinaison de cuivre, de chrome et de niobium. GRCop a été développé pour une résistance élevée, une conductivité thermique élevée et une résistance élevée au fluage, ce qui permet plus de contraintes et de déformations dans les applications à haute température. GRCop offre également une bonne fatigue à cycle bas, ce qui empêche les défaillances des matériaux dans des conditions supérieures à 900 degrés Fahrenheit. C'est 40 % de plus que les alliages de cuivre traditionnels.

Les ingénieurs matériaux de la NASA Dave Ellis et Chris Protz inspectent la première chambre de combustion GRCop fabriquée par additif.

David Ellis a développé la famille d'alliages GRCop en tant qu'étudiant diplômé soutenu par la NASA à l'époque de la navette spatiale. Il a continué à travailler sur les alliages et leurs applications tout au long de sa carrière, en se concentrant sur la durabilité du matériau. "À l'époque, les chemises de chambre de combustion du moteur principal de la navette spatiale étaient généralement remplacées après une à cinq missions", a expliqué Ellis dans un communiqué. "Nos recherches ont pu montrer que GRCop-84 atteindrait facilement l'objectif de 100 missions entre le service de maintenance et 500 missions de durée de vie du moteur."

L'équipe d'Ellis a travaillé sur plusieurs projets et programmes - y compris la technologie RAMPT (Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology) de la NASA - en utilisant différentes versions d'alliages GRCop. L'itération la plus récente, nommée GRCop-42, utilise des méthodes de fabrication additive pour créer des chambres de combustion monobloc et multi-matériaux et des ensembles de chambre de poussée pour les moteurs de fusée. Le résultat a été des composants de chambre de poussée avec des performances améliorées, un poids réduit et des coûts réduits.

Plus d'informations sur les formats de texte