L’Agence spatiale canadienne (ASC) s’est tournée vers les solutions d’impression 3D d’AON3D pour développer des équipements de R&D biomédicale à temps pour son lancement vers la Station spatiale internationale (ISS).

Plus précisément, l’ASC a adopté l’imprimante 3D AON3D M2+ pour produire les centrifugeuses nécessaires à la préparation des échantillons de sang dans le cadre des recherches de l’ISS sur l’impact de la vie dans l’espace sur le corps humain. L’adoption du système aurait permis à l’agence de réduire le délai de livraison de la pièce de quelques semaines à seulement 16 heures tout en facilitant l’itération de la conception en simplifiant considérablement sa production.

La centrifugeuse AON3D imprimée en 3D à bord de l’ISS. Photo via AON3D.

Impression 3D IDEX avec AON3D

Lancé en juin 2021, l’AON M2+ est le système phare du fabricant montréalais d’imprimantes 3D Fused Filament Fabrication (FFF) AON3D. La machine présente une architecture indépendante à double extrusion (IDEX), ce qui signifie que les têtes d’impression de l’unité partagent le même axe Y mais se déplacent indépendamment sur l’axe X. En pratique, cela permet à l’imprimante 3D de produire deux pièces à la fois, doublant ainsi son débit.

À 450 x 450 x 640 mm, l’AON M2+ est également doté de l’une des plus grandes chambres de construction à chauffage actif de moins de 100 000 $ de l’industrie et d’une température de buse maximale de 500 °C. En conséquence, la machine à matériau ouvert est compatible avec des centaines de filaments hautes performances, y compris ceux avec des rapports résistance/poids plus élevés que l’aluminium, les thermoplastiques antistatiques et les polymères biocompatibles.

Depuis la sortie de la machine, AON3D s’est engagé à continuer à soutenir les utilisateurs avec une mise à jour du firmware de l’imprimante 3D AON M2+ et trois nouveaux matériaux. Prévue pour être lancée plus tard cette année, la mise à niveau apportera des fonctionnalités de mode miroir et de duplication au système. Le lancement de matériel de l’entreprise, quant à lui, l’a vu ajouter la compatibilité Zymergen Z2 Polyimide, VICTREX AM 200 LMPAEK et Braskem FL900PP-CF.

En raison de ses capacités d’impression 3D à haute température, l’AON M2+ a déjà été adopté par des entreprises comme Astrobotic dans les applications aérospatiales. En utilisant la technologie d’AON3D, l’entreprise a développé des pièces imprimées en 3D de Peregrine Lander à partir de matériaux qui empêchent le « dégazage » ou l’accumulation de condensation dans le vide froid de l’espace, un problème qui peut entraîner la faiblesse et la défaillance des composants.

Lire aussi  Le lanceur atteint sa pleine poussée lors du dernier test de moteur de fusée E-2 imprimé en 3D
La centrifugeuse de l'ASC en cours d'impression 3D à partir d'ULTEM 9085 sur un système AON3D M2+.  Photo via AON3D.
La centrifugeuse du CSA est imprimée en 3D à partir d’ULTEM 9085 sur un système AON3D M2+. Photo via AON3D.

Faciliter la R&D biomédicale en orbite

Ayant été chargés de produire une centrifugeuse prête à voler pour l’ISS, les ingénieurs de l’ASC ont d’abord envisagé de la fabriquer via des technologies traditionnelles. Cependant, l’équipe s’est rapidement rendu compte que le développement de la pièce par usinage CNC ou moulage par injection entraînerait des coûts de prototypage élevés et prolongerait son délai de livraison au-delà de sa fenêtre de lancement.

Un autre aspect que les ingénieurs ont dû prendre en compte était les normes de dégazage de la NASA. Pour rester conforme à ces spécifications de sécurité, ce que la CSA a qualifié de « considération de conception principale », la compatibilité des matériaux était essentielle. En tant que tel, l’agence n’a pas considéré que les technologies traditionnelles étaient à la hauteur de la tâche et s’est plutôt tournée vers le système M2+ et la résine ULTEM 9085 de Stratasys.

En particulier, ce dernier a été choisi en raison de son caractère ignifuge, de sa non-toxicité et de sa faible perte de masse totale (TML) lorsqu’il est utilisé sous vide, ce qui lui a permis de répondre aux spécifications strictes de la NASA. Une fois que l’ASC a identifié la machinerie idéale pour le travail, elle a ensuite été déployée pour créer une centrifugeuse pour le fractionnement du sang sur l’ISS, c’est-à-dire sa séparation en globules rouges ou blancs, plaquettes et plasma.

Tirant parti de cette pièce, les scientifiques de l’ISS ont maintenant commencé à expérimenter des échantillons de sang d’astronautes pour développer des informations de diagnostic sur l’impact d’une exposition à long terme aux conditions de l’orbite terrestre basse (LEO). Le succès du projet aurait également inspiré d’autres programmes d’impression 3D à bord de la station, y compris le « projet PEEKbot » soutenu par le CRSNG. L’initiative verrait la R&D d’un rover capable de résister à la nuit lunaire, qui peut atteindre jusqu’à -250°C.

La Station spatiale internationale (ISS).  Photo via AON3D.
La Station spatiale internationale (ISS). Photo via AON3D.

Faire progresser l’impression 3D sur l’ISS

L’ISS est devenue une sorte de plaque tournante pour la recherche avancée sur l’impression 3D ces dernières années, l’installation accueillant divers projets de R&D en apesanteur. En août de l’année dernière, une étude d’impression 3D du régolithe lunaire Redwire a été dévoilée, qui a permis à l’entreprise d’évaluer le potentiel de construction de base lunaire de la technologie à bord de l’ISS.

Lire aussi  Des chercheurs de Concordia améliorent les ailes de drones grâce à l'impression composite 4D

Par le passé, les installations de la station ont également bénéficié de mises à niveau développées grâce à la fabrication additive. En février 2020, par exemple, l’installation de bioimpression 3D de l’ISS a été équipée de collecteurs en céramique, qui ont été imprimés en 3D par Lithoz et Techshot, et conçus pour améliorer le nombre de tissus utilisables cultivés à l’intérieur de ses bioréacteurs embarqués.

De même, l’Institut national italien de physique nucléaire (INFN) a déjà utilisé les technologies de Stratasys pour développer le télescope Mini-EUSO imprimé en 3D. Présentant désormais une structure mécanique imprimée en 3D, l’appareil est utilisé pour analyser les émissions UV de l’ISS et aider les scientifiques à mieux comprendre les rayons cosmiques.

Pour rester au courant des dernières actualités de l’impression 3D, n’oubliez pas de vous abonner à la Bulletin de l’industrie de l’impression 3D ou suivez-nous sur Twitter ou aimer notre page sur Facebook.

Pour une plongée plus approfondie dans la fabrication additive, vous pouvez désormais vous abonner à notre Youtube canal, avec des discussions, des débriefings et des photos de l’impression 3D en action.

Vous êtes à la recherche d’un emploi dans l’industrie de la fabrication additive ? Visite Travaux d’impression 3D pour une sélection de rôles dans l’industrie.

L’image présentée montre la centrifugeuse imprimée en 3D d’AON3D à bord de l’ISS. Photo via AON3D.