Si la fabrication d’additifs (AM) progresse sur Terre, il en va de même pour les possibilités dans l’espace. Nous n’avons pas encore vu les imprimantes 3D à bord de la Station spatiale internationale (ISS) sauver la journée dans un moment Apollo 13. Cependant, l’inévitable impression en 3D de pièces de rechange essentielles ne semble pas se projeter trop loin dans l’avenir. Les ingénieurs de la NASA utilisent déjà la MA pour créer des composants de remplacement pour l’ISS, et plus récemment pour l’ensemble du processeur d’urine de la station spatiale.
Dans ce cas, le système n’a pas été réparé à l’aide d’imprimantes 3D à bord de l’ISS, mais la faisabilité d’un tel scénario a été mise à l’épreuve lorsque les ingénieurs des systèmes de contrôle de l’environnement et de survie de la station (ECLSS) ont redessiné l’assemblage du processeur d’urine, qui a été transporté par avion à l’ISS en mars et installé en septembre.
“L’assemblage de distillation est le cœur de l’assemblage du processeur d’urine”, a déclaré Arthur Brown, directeur adjoint de l’intégration et du développement de l’ECLSS au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama. “C’est le cœur de la machine qui convertit l’urine humaine en eau potable”.
Chris Cassidy, commandant de l’Expédition 63 de la Station spatiale internationale, installe le nouveau dispositif de distillation de l’Urine Processing Assembly dans le nœud 3. Image reproduite avec l’aimable autorisation de la NASA.
L’assemblage du processeur d’urine voit l’urine bouillie dans l’assemblage de distillation et envoyée à un processeur d’eau qui la filtre et la purifie chimiquement en eau utilisable, limitant ainsi le besoin, et donc les coûts, qui accompagnent l’envoi d’eau de la Terre à l’ISS. Cette technologie a été développée pour la première fois pour la NASA dans les années 1990 et a été améliorée depuis, permettant maintenant à l’équipage de recycler 90 % de l’eau dont il a besoin à bord de la station.
L’un des problèmes qui a continué à affecter le système est celui des courroies usées, nécessaires aux entraînements par courroie pour traduire le mouvement à travers les éléments matériels et pour relier les parties rotatives aux engrenages et aux roues d’entraînement. Les courroies sont omniprésentes dans le monde des machines et, dans le cas de l’ensemble de distillation de l’urine, l’exposition à la vapeur entraîne leur usure plus rapidement.
Pour réaliser le prototype d’un nouveau concept de transmission par courroie, l’équipe de l’ECLSS a travaillé avec les ingénieurs du laboratoire des matériaux et des procédés de Marshall, afin d’imprimer en 3D les options possibles pour prolonger la durée de vie des courroies du système. Les équipes ont imprimé en 3D des prototypes de poulies d’entraînement à dents en plastique d’une qualité proche de celle de l’avion en moins de deux semaines avant d’explorer d’autres améliorations, y compris la reconception des pièces internes destinées à réduire l’impact de la vapeur et du fluide sur le système de distillation d’urine.
La poulie en plastique nouvellement redessinée et imprimée en 3D est testée par l’équipe d’ingénieurs des systèmes de contrôle de l’environnement et de survie au Centre spatial Marshall de la NASA à Huntsville, en Alabama. Image reproduite avec l’aimable autorisation de la NASA.
Alors que l’assemblage de distillation précédent pouvait connaître des défaillances de pièces après 1 400 heures d’utilisation, les conceptions les plus récentes ont vu l’espérance de vie augmenter à plus de 4 300 heures. Comme la machine n’est utilisée que plusieurs heures par jour, cela signifie que le système pourrait s’étendre sur plusieurs années.
Le prototypage de pièces pour l’assemblage du processeur d’urine a évidemment servi à résoudre un problème très immédiat en utilisant l’impression 3D sur Terre, mais le projet a servi de test pour ce qui pourrait arriver lorsque la NASA se lancera dans son programme Artemis pour envoyer des astronautes sur la Lune en 2024.
“Alors que nous nous éloignons de la Terre pour les missions Artemis vers la Lune et que nous nous dirigeons vers des missions plus longues avec équipage vers Mars, il est inévitable que nous ayons besoin d’un matériel plus fiable et d’un besoin réduit en pièces de rechange”, a déclaré M. Brown. “Même depuis la station spatiale, il y a un long chemin jusqu’à la quincaillerie ou l’atelier d’usinage le plus proche.”
Le plan ultime est de disposer de pièces de rechange pour des systèmes tels que l’ensemble de traitement de l’urine, remplaçables dans l’espace même, selon M. Brown :
“Notre premier objectif est toujours d’accroître la fiabilité. Si le matériel ne se casse pas, c’est un problème résolu. Mais nous nous efforçons également de permettre la maintenance en orbite en remplaçant les composants – des capteurs aux pompes à vide – au lieu de démonter des mécanismes entiers et d’en faire voler de nouveaux. Dans les futurs systèmes, tout ce qui est interne est conçu pour pouvoir être remplacé individuellement par l’équipage”.
La maintenance dans l’espace n’est qu’une des nombreuses opérations qui devront être effectuées pour les missions spatiales de longue durée. D’autres incluent la construction de bases, le recyclage des matériaux et la fabrication de structures complexes, comme les satellites.
L’article intitulé “La NASA affine le recyclage de l’urine de la station spatiale grâce à l’impression 3D” a été publié pour la première fois sur 3DPrint.com | The Voice of 3D Printing / Additive Manufacturing.
