Le centre de recherche suisse CSEM et la société d’ingénierie spatiale Almatech ont fait la démonstration d’un amortisseur réutilisable pour atterrisseurs lunaires et planétaires, imprimé en 3D en alliage à mémoire de forme nickel-titane (NiTi). Développé dans le cadre du projet RESHAPE, soutenu par l’ESA, le démonstrateur a absorbé les impacts de manière prévisible sur plusieurs cycles d’atterrissage, selon le CSEM.
Nous avons observé que la plupart des engins spatiaux conçus pour se poser ne le font qu’une seule fois, que ce soit sur une planète, une lune ou un astéroïde. Le module lunaire des missions Apollo, par exemple, utilisait des structures écrasables en aluminium dans ses jambes d’atterrissage pour absorber le choc de l’atterrissage. Une fois comprimées, elles ne pouvaient plus être réutilisées.
Pour garantir la fiabilité de ces engins, le projet RESHAPE, mené par le CSEM (Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique) avec Almatech comme partenaire industriel et avec le soutien de l’Agence spatiale européenne (ESA), s’est donné pour objectif de tester un amortisseur capable de retrouver sa forme après chaque atterrissage.
Comment un alliage à mémoire de forme imprimé en 3D absorbe-t-il un atterrissage ?
Le démonstrateur associe le NiTi, un alliage connu pour retrouver sa forme initiale après de grandes déformations, à une architecture en treillis (lattice) qui permet aux ingénieurs d’ajuster la manière dont une structure se déforme et dissipe l’énergie.
Le CSEM a fabriqué les treillis par fusion laser sur lit de poudre (LPBF). Ses travaux ont porté sur le choix des géométries de treillis, le développement des paramètres d’impression pour des treillis fins en NiTi, ainsi que sur des essais quasi statiques, d’impact à grande vitesse et de réutilisabilité.
« RESHAPE démontre que les structures en treillis en alliage à mémoire de forme peuvent assurer une absorption des chocs prévisible et réutilisable sur plusieurs cycles d’atterrissage », a déclaré Vaclav Pejchal, expert en matériaux et technologies au CSEM. Il ajoute que l’association des deux technologies permet à l’équipe de « repenser des composants restés inchangés depuis des décennies ».
Les données d’essai ont ensuite été transmises à Almatech, qui développe des systèmes de jambes d’atterrissage pour des entreprises européennes de lanceurs. Almatech les a utilisées pour transposer le comportement du matériau observé en laboratoire à la conception d’un amortisseur à l’échelle réelle pour son système de jambe d’atterrissage.
Dr Fabrice Rottmeier, directeur technique (CTO) d’Almatech, décrit RESHAPE comme « une autre belle illustration » d’un partenariat qui associe « l’expertise technologique approfondie du CSEM au savoir-faire d’Almatech en ingénierie spatiale et en applications ».
À ce stade, RESHAPE est un démonstrateur
Les partenaires n’ont communiqué ni le nombre de cycles d’atterrissage, ni les énergies d’impact, ni la masse, ni le niveau de maturité technologique (TRL), autant d’éléments qui permettraient d’envisager un éventuel vol.
La répétabilité comptera donc tout autant. Les propriétés fonctionnelles du NiTi sont notoirement sensibles à la composition et à l’histoire thermique, ce qui explique l’accent mis par le CSEM sur le contrôle du procédé : si un amortisseur se comporte différemment à chaque fabrication, il ne peut garantir un atterrissage fiable.
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