La semaine dernière, nous avons examiné le moteur de fusée liquide imprimé en 3D dans le monde d’une société basée à Brooklyn appelée Launcher. Ils avaient imprimé en 3D une tuyère, une gorge et une chambre de combustion de fusée en cuivre et avaient effectué de nombreux tests sur le moteur. Il effectuera des vols d’essai plus tard dans l’année.
L’ESA étudie également des moyens d’imprimer en 3D son propre moteur de fusée dans le cadre de son projet de moteur Prometheus, et a publié quelques photos de certains composants sur son blog la semaine dernière. L’image ci-dessous montre un rendu d’un groupe de moteurs Prometheus dans une configuration particulière d’étage supérieur.
Prometheus est l’effort européen pour maintenir la compétitivité de l’industrie européenne des lancements face à des sociétés telles que SpaceX, qui ont agacé tout le monde en fabriquant des fusées que vous ne jetez pas après une seule utilisation.
Les développeurs de la fusée européenne de prochaine génération, l’Ariane 6, ne comptaient probablement pas rivaliser avec des fusées entièrement réutilisables lorsqu’ils ont initialement élaboré l’analyse de rentabilisation.
Mais maintenant qu’ils doivent rivaliser, ils mettent tout en œuvre pour que la prochaine génération de lanceurs européens soit aussi économiquement efficace que possible. Ce n’est pas seulement en termes de performances, mais aussi dans la fabrication.
Et c’est pourquoi nous sommes ici, à parler de l’ESA et de leur moteur imprimé en 3D. Ou comme aime à l’appeler l’ESA, ALM (Additive Layered Manufacturing).
Vraisemblablement, l’ESA ne veut pas que nous nous confondions avec d’autres formes de fabrication additive non stratifiées, telles que le formage de l’argile ou le tissage de paniers.
Le moteur Prometheus est essentiellement un banc d’essai destiné à amener la technologie à un niveau de maturité où elle peut être utilisée dans l’industrie. Les utilisations possibles du moteur pourraient être dans le futur lanceur européen Ariane 6. On espère qu’en tirant les leçons du projet précurseur de Prometheus, Ariane Group sera en mesure de réduire de dix fois le coût de fabrication des nouveaux moteurs par rapport au moteur Ariane 5 actuel.
La réutilisabilité est un élément clé de Prometheus. Bien que l’ESA ne dispose pas de lanceur réutilisable, elle a expérimenté diverses technologies de retour en vol dans le cadre de sa future feuille de route préparatoire au lanceur (dont Prometheus fait également partie).
Prometheus est donc conçu avec la plus grande flexibilité possible, de sorte qu’il puisse non seulement s’adapter aux futures évolutions d’Ariane 6, mais également aux futurs lanceurs utilisables que l’ESA/Ariane Group pourrait développer.
Pièces imprimées en 3D
Alors, maintenant vous savez pourquoi… examinons ce qui est imprimé… ou ALM sur Prometheus.
Selon le blog de l’ESA, Prometheus possède une chambre de poussée imprimée en 3D (buse, gorge, chambre de combustion et face d’injecteur), un ensemble de vannes AM et un générateur de gaz AM (jusqu’à présent). C’est un pourcentage assez important du moteur.
Divers composants de turbomachines ont également été fabriqués avec une certaine forme de processus de fusion sur lit de poudre, comme vous pouvez le voir dans l’image ci-dessous.
Dans l’image ci-dessous, vous pouvez voir le générateur de gaz Prometheus en cours de test.
On ne sait pas si le générateur de gaz est entièrement imprimé en 3D, mais il a été montré dans un article présenté à la conférence EUCASS en 2019 qu’ils visaient un générateur de gaz entièrement imprimé en 3D, et essentiellement un moteur entièrement imprimé en 3D est l’objectif.
Selon l’ESA, « la refonte des schémas d’industrialisation basée sur une utilisation extensive du processus ALM est en effet l’une des clés pour atteindre le coût de production de 1 million d’euros ».
Le coût de 1 million d’euros est un dixième du coût de fabrication des moteurs actuels.
Et selon le document susmentionné, l’agence n’est pas loin d’y parvenir, en grande partie en raison de l’existence des capacités déjà existantes à l’ESA.
Avec les récents tests à chaud de la chambre de poussée terminés, l’ESA fait un pas de plus vers des moteurs réutilisables… même s’ils n’ont pas de fusées réutilisables. Encore.
Les ingénieurs assembleront le démonstrateur Prometheus à grande échelle (nommé « M1 ») à la fin de cette année, avec des tests au sol prévus pour 2021.
La date de lancement du test du moteur de fusée en cuivre approche