Une équipe de chercheurs et d’étudiants de l’Université de Virginie-Occidentale se penche sur le fonctionnement de l’impression 3D dans un environnement en apesanteur. Leur objectif ? Faciliter l’exploration et l’habitation à long terme dans l’espace, que ce soit sur des vaisseaux spatiaux, la lune ou Mars.
L’impression 3D pour soutenir les missions spatiales
Les missions prolongées dans l’espace nécessitent la fabrication de matériaux et d’équipements essentiels sur place, plutôt que de les transporter depuis la Terre.
Les membres de l’équipe de recherche en microgravité estiment que l’impression 3D est la solution pour y parvenir. Leurs expériences récentes se sont concentrées sur l’impact d’un environnement en microgravité sur l’impression 3D utilisant de la mousse de titane, un matériau aux applications potentielles allant de la protection contre les UV à la purification de l’eau.
Des expériences en microgravité
Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans ACS Applied Materials and Interfaces.
« Un vaisseau spatial ne peut pas transporter des ressources infinies, donc vous devez entretenir et recycler ce que vous avez et l’impression 3D permet cela », a indiqué l’auteur principal Jacob Cordonier, doctorant en ingénierie mécanique et aérospatiale au WVU Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources. « Vous pouvez imprimer uniquement ce dont vous avez besoin, réduisant ainsi les déchets. »
Des applications multiples pour la mousse de titane
Leur étude a examiné si une mousse de dioxyde de titane imprimée en 3D pourrait protéger contre les radiations ultraviolettes dans l’espace et purifier l’eau.
L’équipement nécessaire comprend des boucliers contre la lumière ultraviolette, qui constitue une menace pour les astronautes, l’électronique et d’autres biens spatiaux.
« Sur Terre, notre atmosphère bloque une grande partie des rayons UV, mais pas tous, et c’est pourquoi nous attrapons des coups de soleil », explique Jacob Cordonier. « Dans l’espace ou sur la lune, il n’y a rien d’autre pour atténuer les rayons UV que la combinaison spatiale ou le revêtement de l’engin spatial ou de l’habitat. »
Pour mesurer l’efficacité de la mousse de titane à bloquer les ondes UV, « nous avons projeté de la lumière allant des longueurs d’onde ultraviolettes jusqu’au spectre de la lumière visible », a-t-il expliqué. « Nous avons mesuré la quantité de lumière qui traversait le film de mousse de titane que nous avions imprimé, la quantité de lumière réfléchie et la quantité de lumière absorbée par l’échantillon. Nous avons montré que le film bloquait la quasi-totalité de la lumière UV atteignant l’échantillon et que très peu de lumière visible passait à travers. Même avec une épaisseur de 200 microns, notre matériau est efficace pour bloquer les rayons UV. »
« La recherche nous permet également de voir le rôle de la gravité dans la façon dont la mousse sort de la buse de l’imprimante 3D et se répand sur un substrat. Nous avons observé des différences dans la forme du filament lorsqu’il est imprimé en microgravité par rapport à la gravité terrestre. Et en changeant d’autres variables dans le processus d’impression, comme la vitesse d’écriture et la pression d’extrusion, nous sommes en mesure de peindre une image plus claire de la façon dont tous ces paramètres interagissent pour ajuster la forme du filament. »
En synthèse
Les recherches menées par l’équipe de l’Université de Virginie-Occidentale ouvrent de nouvelles perspectives pour l’exploration spatiale. L’impression 3D en microgravité pourrait permettre la fabrication sur place de matériaux et d’équipements essentiels pour les missions spatiales prolongées.
La mousse de titane, en particulier, présente des applications potentielles intéressantes, allant de la protection contre les UV à la purification de l’eau. Ces découvertes pourraient donc jouer un rôle clé dans le soutien à l’exploration et à l’habitation à long terme dans l’espace.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’impression 3D en microgravité ?
L’impression 3D en microgravité est une technologie qui permet de fabriquer des objets dans un environnement sans gravité, comme dans l’espace. Elle pourrait être utilisée pour créer des matériaux et des équipements essentiels sur place lors de missions spatiales prolongées.
Quel est l’objectif de la recherche de l’Université de Virginie-Occidentale ?
L’objectif de cette recherche est de comprendre comment fonctionne l’impression 3D dans un environnement en apesanteur afin de soutenir l’exploration et l’habitation à long terme dans l’espace, que ce soit sur des vaisseaux spatiaux, la lune ou Mars.
Qu’est-ce que la mousse de titane et pourquoi est-elle importante ?
La mousse de titane est un matériau qui a des applications potentielles allant de la protection contre les UV à la purification de l’eau. Les chercheurs ont étudié comment un environnement en microgravité affecte l’impression 3D utilisant de la mousse de titane.
Quels sont les avantages de l’impression 3D en microgravité ?
L’impression 3D en microgravité permet de fabriquer uniquement ce dont on a besoin, réduisant ainsi les déchets. De plus, elle pourrait permettre d’utiliser les ressources disponibles sur place, comme les minéraux présents sur la lune, pour fabriquer des équipements nécessaires à une mission spatiale.
Quels sont les défis de l’impression 3D en microgravité ?
Il reste encore beaucoup à apprendre sur l’impression 3D en microgravité. Par exemple, les chercheurs étudient comment la gravité affecte la façon dont la mousse sort de la buse de l’imprimante 3D et se répand sur un substrat. De plus, l’impression 3D en microgravité nécessite des équipements spécifiques qui doivent être conçus pour fonctionner dans un environnement sans gravité.
Légende illustration principale : Dans le laboratoire de l’équipe de recherche sur la microgravité de l’université de Virginie, Renée Garneau, étudiante en ingénierie de premier cycle, travaille sur une imprimante 3D conçue sur mesure pour fonctionner dans des conditions de faible gravité, voire d’apesanteur. En permettant la fabrication à faible taux de déchets d’équipements capables de purifier l’eau et de fournir une protection contre les UV, les travaux de Renee Garneau pourraient permettre des missions prolongées dans l’espace lointain. (WVU Photo/Brian Persinger)
ACS Applied Materials and Interfaces
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