L’imprimante 3D OEM 3D Systems s’est associée au développeur de satellites australien Fleet Space pour imprimer en 3D des antennes patch à radiofréquence (RF) à utiliser sur les satellites Alpha de ce dernier.

Plus précisément, le groupe d’innovation d’applications (AIG) de 3D Systems a aidé Fleet Space à concevoir et à passer à la production de petits lots en seulement trois semaines à l’aide de l’imprimante métal DMP Flex 350. Fleet Space est en train de se procurer un DMP Flex 350 pour son siège social à Beverley, Adélaïde, afin de finalement intégrer la fabrication d’antennes patch en interne.

Les antennes imprimées en 3D seront un composant essentiel de chacun des satellites de la constellation Alpha de Fleet Space, qui devrait être lancée en orbite terrestre basse (LEO) en 2023.

« 3D Systems aide les clients de l’aérospatiale à accélérer l’innovation et à réduire les risques liés au développement d’applications de fabrication additive », a déclaré le Dr Michael Shepard, vice-président du segment aérospatiale et défense de 3D Systems. « Nous y parvenons en nous associant à nos clients pour fournir une solution d’application avec le matériel, les matériaux, les logiciels et les services adaptés à leurs besoins. Dans ce cas, nous avons pu aider Fleet Space Technologies à mettre en place en interne un processus de production qualifié pour leur matériel satellite en très peu de temps.

Une antenne patch RF imprimée en 3D sur le DMP Flex 350. Photo via 3D Systems.

L’essor de Fleet Space

Fleet Space se consacre à devenir un leader de l’industrie spatiale naissante en Australie, qui, selon le gouvernement du pays, atteindra 12 milliards de dollars d’ici 2030, créant 20 000 emplois supplémentaires. La société est apparue pour la première fois sur le radar en 2018 lorsqu’elle a lancé le premier ensemble de nanosatellites commerciaux australiens dans LEO : Proxima 1, Proxima 2, Centauri 1 et Centauri 2.

La fin de l’année dernière a vu Fleet Space révéler son intention de lancer ses satellites Alpha, qui seraient les premiers satellites entièrement imprimés en 3D au monde. Une fois opérationnelle, la constellation Alpha fonctionnera en conjonction avec la constellation Centauri existante pour fournir une couverture continue à des débits de données allant jusqu’à 520 kbps.

Plus important encore, le système à deux satellites constituera l’épine dorsale de l’initiative ExoSphere de la société, qui vise à réorganiser l’exploration minérale avec une technologie de tomographie à bruit ambiant peu invasive. Essentiellement, les satellites devraient être en mesure de localiser des ressources critiques à la surface de la Terre jusqu’à 100 fois plus rapidement que les méthodes traditionnelles telles que les explosifs, les vibrosismiques et le forage.

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Le petit satellite Alpha imprimé en 3D.  Photo via Fleet Space.
Le petit satellite Alpha imprimé en 3D de Fleet Space. Photo via Fleet Space.

Cinquante-cinq antennes patch par build

Chaque satellite Alpha comportera jusqu’à 64 antennes patch en métal imprimées en 3D. L’équipe Fleet Space a initialement conçu les antennes pour répondre à des exigences strictes en matière de taille, de poids et de performances, tout en minimisant le besoin de post-traitement. Une telle géométrie ne pouvait être fabriquée qu’en utilisant la technologie de fabrication additive.

AIG de 3D Systems a aidé l’entreprise à développer des procédés d’impression pour deux métaux différents sur la DMP Flex 350, LaserForm AlSi10Mg et Al6061-RAM2.

Ici, l’architecture de la chambre à vide de la machine était cruciale pour le succès des constructions, car elle peut maintenir un environnement à faible teneur en oxygène de <25 ppm. Il réduit non seulement considérablement la consommation de gaz argon, mais permet également une excellente finition de surface avec des détails fins. Ceci serait essentiel pour minimiser les pertes de signal avec les antennes.

Avec l’aide du logiciel 3DXpert de 3D Systems, les partenaires sont désormais en mesure d’imprimer en 3D des lots de 55 antennes patch RF par tirage sur le DMP Flex 350.

Flavia Tata Nardini, fondatrice et PDG de Fleet Space Technologies, a déclaré : « Avec AIG de 3D Systems, nous libérons le potentiel remarquable de la fabrication additive dans notre usine de classe mondiale à Adélaïde, en Australie-Méridionale. Cette technologie permettra à notre personnel de créer les processus de production qui concrétiseront l’ambition de Fleet de lancer plus de 140 satellites en orbite terrestre basse dans la constellation Alpha.

Le DMP Flex 350 Dual à deux lasers accélère le débit de production, réduisant les temps de construction jusqu'à 50 % tout en offrant une qualité et une répétabilité élevées des pièces.  Photo via les systèmes 3D.
L’imprimante 3D DMP Flex 350. Photo via les systèmes 3D.

Fleet Space n’est pas la seule entreprise à explorer des composants de satellites imprimés en 3D. Plus tôt cette année, 3D Systems a également annoncé que le constructeur aérospatial Airbus l’avait engagé pour imprimer en 3D des pièces critiques pour son prochain satellite OneSat. Contrairement aux satellites traditionnels, qui sont conçus pour des missions définies, Airbus affirme que le OneSat sera entièrement reconfigurable en orbite pour une zone de couverture, une capacité et une fréquence réglables.

Ailleurs, le fabricant multinational d’électronique Mitsubishi Electric a récemment développé une nouvelle méthode d’impression 3D d’antennes satellites de forme libre en orbite. La technologie s’articule autour d’une résine liquide nouvellement développée, qui est non seulement conçue sur mesure pour la fabrication sous vide, mais qui est capable de photopolymériser via les rayons UV du soleil.

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L’image en vedette montre une antenne patch RF imprimée en 3D sur le DMP Flex 350. Photo via 3D Systems.