Des chercheurs de l’ETH Zurich ont utilisé l’impression 3D pour construire un robot conçu pour « rebondir » d’un astéroïde à l’autre dans l’espace.

Développé avec des collègues de ZHAW, le SpaceHopper de l’ETH Zurich est un appareil à trois pieds avec des membres partiellement imprimés en 3D fabriqués à partir de matériaux renforcés de fibres de carbone, ce qui leur permet d’être à la fois robustes et ultra-légers. Alors que la construction initiale n’est qu’un prototype, ses créateurs visent un jour à déployer leur plate-forme de locomotion à faible gravité sur des astéroïdes, où elle pourra aider à identifier des ressources précieuses.

« Les astéroïdes sont les éléments constitutifs de notre système solaire. Ils sont abondants et seront une ressource clé pour la présence humaine dans l’espace », explique l’équipe de SpaceHopper. « Cependant, leur environnement difficile exige des solutions nouvelles et uniques. Notre robot nommé SpaceHopper cherche à être exactement cela. Nous pensons que cela permettra à un large éventail de nouvelles missions d’explorer cette vaste partie inexplorée de notre voisinage solaire.

Le robot explorateur d’astéroïdes « SpaceHopper ». Photo via Scheurer Suisse.

Construire un robot spatial rebondissant

Lorsque les créateurs du SpaceHopper ont entrepris de construire le bot il y a neuf mois, ils l’ont présenté comme un véhicule d’exploration, capable non seulement de découvrir des ressources lucratives dans l’espace, mais aussi de répondre à certaines des questions les plus fondamentales des scientifiques.

En principe, le mécanisme de saut du robot a été conçu pour lui permettre de faire d’énormes sauts dans des conditions d’apesanteur, tout en transportant du matériel scientifique et en se déplaçant dans des espaces plus restreints si nécessaire. Par rapport aux atterrisseurs précédents, l’équipe visait également à fournir au SpaceHopper des capacités d’atterrissage plus précises, afin qu’il puisse minimiser les rebonds et mieux protéger les charges utiles.

Avance rapide jusqu’au mois dernier, et les ingénieurs ont concrétisé leur vision en déployant leur premier prototype. Alors, comment ont-ils accompli cela? L’une des façons dont l’équipe a concrétisé ses plans est son partenariat avec Scheurer Swiss.

Suivant les traces d’anciens anciens élèves de l’ETH Zurich, qui ont travaillé avec l’entreprise pour imprimer en 3D un robot de désherbage « Rowesys » l’année dernière, les chercheurs ont trouvé que son portefeuille de fabrication additive était idéal pour leur construction. Plus précisément, en utilisant la technologie aux côtés de Scheurer Swiss, l’équipe a pu rendre les jambes du bot à paroi mince tout en réduisant leur poids, sans réduire leur résilience.

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«Nous sommes heureux d’avoir Scheurer Swiss à nos côtés en tant qu’expert en conception légère», explique l’un des concepteurs du SpaceHopper, Emma Steinke. « L’expertise compétente autour des technologies de fibre composite de pointe et de l’impression 3D ainsi que le vaste réseau de Scheurer Swiss ont été très précieux pour nous et ont contribué au succès de notre projet phare dès le début. »

L'une des jambes légères du SpaceHopper.  Photo via Scheurer Suisse.
L’une des jambes légères du SpaceHopper. Photo via Scheurer Suisse.

Selon Dominik Scheurer, PDG de Scheurer Swiss, l’impression 3D était également « le processus de fabrication idéal » pour le projet, car elle permettait « de produire pratiquement n’importe quelle forme ». En tant que tel, l’utilisation de la technologie pour créer les jambes du bot a débloqué un haut niveau de personnalisation et de rentabilité, tout en produisant une conception optimisée pour les sauts à faible gravité.

On dit que le robot à trois pattes qui en résulte est à redressement automatique et capable d’effectuer des atterrissages contrôlés, tout en étant programmable via un apprentissage par renforcement profond. En utilisant cet ensemble de compétences, les développeurs de SpaceHopper disent qu’il pourrait être idéal pour explorer des astéroïdes comme Cérès et Psyché, qui sont connus pour contenir respectivement de grandes quantités d’eau et de métaux lourds.

« L’impression 3D est actuellement l’une des technologies de construction légère les plus modernes et façonne l’avenir de l’industrie manufacturière comme presque aucun autre processus », a ajouté Scheurer. « L’intention est claire : encore plus de flexibilité, de créativité et de rentabilité dans le développement de produits. »

Une structure imprimée en 3D renforcée de carbone conçue pour abriter l'électronique du robot spatial rebondissant.  Photo via Scheurer Suisse.
Une structure imprimée en 3D renforcée de carbone conçue pour abriter l’électronique du robot spatial rebondissant. Photo via Scheurer Suisse.

Explorer l’espace : l’ultime frontière

Alors que l’impression 3D a continué à trouver de nouvelles applications aérospatiales, elle a souvent été utilisée pour créer des dispositifs qui facilitent les ambitions exploratoires des agences spatiales occidentales. À la fin de l’année dernière, il a été révélé que Lockheed Martin avait commencé à utiliser la technologie MakerBot pour imprimer en 3D des pièces ABS d’un rover lunaire qu’il développe pour la mission Artemis de la NASA.

De même, Aerojet Rocketdyne a développé un propulseur quadruple imprimé en 3D conçu pour débloquer des missions d’exploration spatiale à faible coût. En utilisant le logiciel nTopology, l’entreprise aurait réduit le poids de l’un des éléments clés du propulseur de 67 %, d’une manière qui l’a rendu plus rapide, plus durable et deux tiers moins cher à fabriquer.

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MX3D a même utilisé cette technologie pour construire un «plancher squelettique» lunaire imprimé en 3D économe en matériaux pour un prototype de colonie lunaire de l’Agence spatiale européenne (ESA). Lors de son dévoilement, il a été dit que la structure en acier légère de 395 kilos pourrait servir de base sur laquelle les futures structures à base de régolithe lunaire seraient construites.

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L’image en vedette montre le robot explorateur d’astéroïdes « SpaceHopper ». Photo via Scheurer Suisse.