Les gros composants de fusée en alliage de titane sont généralement fabriqués à l’aide de la technologie de forgeage. De nos jours, la technologie d'impression 3D devrait réduire considérablement le temps de fabrication. Une équipe de scientifiques de l'Institut coréen des technologies de production (KITECH) a annoncé qu'un grand réservoir de carburant aérospatial en alliage de titane fabriqué par impression 3D a passé avec succès un test de durabilité critique. Selon les rapports, le réservoir de carburant a résisté à des températures et des pressions extrêmes lors d'un premier test mondial. L'équipe responsable de ce projet estime que sa nouvelle méthode d'impression 3D permettra de produire des composants aérospatiaux robustes plus rapidement et de manière plus personnalisable.
Réservoir de carburant en alliage de titane imprimé en 3D
L'équipe KITECH utilise la technologie d'impression 3D par dépôt d'énergie dirigé (DED) pour fabriquer ses réservoirs de carburant. Cette méthode utilise un laser pour faire fondre des fils métalliques, puis, selon une conception numérique, les fils d'alliage de titane fondus sont empilés couche par couche pour construire des composants. Ce réservoir de carburant en alliage de titane imprimé en 3D a un diamètre de 640 millimètres et est fabriqué en alliage de titane Ti64. Il fait partie d'un projet de collaboration entre l'Institut coréen de recherche aérospatiale (KARI), KP Aviation Industries, AM Solutions et l'Université de Hanyang. Lors du test, le réservoir de carburant a résisté à une pression de 330 bars tout en étant refroidi à -196 degrés C à l'aide d'azote liquide. Les composants haute tension sont cruciaux pour les vols spatiaux ; Ils peuvent fournir du carburant liquide et contrôler l’attitude de l’avion. Ils doivent également maintenir leurs performances tout en maintenant la température froide requise pour les propulseurs à basse température. Traditionnellement, les fabricants utilisent des méthodes de forgeage pour fabriquer ces composants. Ce procédé nécessite un moule fixe, qui n'est pas adapté à la fabrication de pièces personnalisées de différentes tailles. Lee Hyub, chercheur en chef de KITECH, a expliqué dans un communiqué de presse : « Ce test démontre que les structures de fabrication additive (impression 3D) à grande échelle peuvent résister de manière fiable à des conditions de basse température et de haute pression qui simulent des environnements d'exploitation réels. Cela jette les bases d'une application généralisée de l'impression 3D dans l'industrie aérospatiale.
Grâce à des tests de pression à basse-température
Pour fabriquer leur réservoir de carburant, l'équipe KITECH a d'abord créé deux hémisphères séparément. Usinez-les ensuite et soudez-les ensemble pour former un récipient. L'ensemble du processus a duré trois jours. Selon l'équipe R&D, l'ensemble du cycle de fabrication ne prend que quelques semaines, ce qui est nettement plus court que les méthodes traditionnelles. Les scientifiques ont souligné que les méthodes traditionnelles de moulage et de forgeage pour la fabrication de grands conteneurs en alliage de titane sont confrontées à des défis en matière d'approvisionnement en matériaux, de limites de conception, ainsi qu'à l'augmentation des coûts et des cycles de livraison. Après la fabrication, l'équipe a effectué des tests de pression à basse température sur son conteneur chez KARI. Testez la mise en place de sphères en alliage de titane dans une installation entourée d'une barrière en béton. Le conteneur est refroidi à -196 degrés C et soumis à une pression de 330 bars.
Des tests ont montré que le conteneur peut résister à des environnements spatiaux extrêmes. Cependant, des tests supplémentaires sont nécessaires pour vérifier s’il peut résister aux conditions difficiles des vols spatiaux à plusieurs reprises. Comme l'a souligné Kim Hyun Joon de KARI : « Nous continuerons à collaborer pour effectuer des tests de résistance cycliques sous la pression du travail et rechercher les certifications supplémentaires requises pour la certification des vols spatiaux.
