Fabriquer une pièce pour la NASA en un temps record

Dans le cadre des missions Artemis, l’agence spatial américaine a confié à un spécialiste du prototypage la mission de concevoir et produire une pièce en 36 heures. Grâce à l’intelligence artificielle et à l’aluminium haute performance, l’objectif a été atteint avec brio.

Le défi est relevé. Posé par les ingénieurs de la NASA, celui-ci avait pour but de fabriquer, en moins de 36 heures, un prototype d’appareil spatial, dans le cadre des missions d’exploration Artemis. Le challenge est confié à Protolabs, qui a produit une pièce en aluminium en un temps record, répondant à des exigences de poids et de robustesse nécessaires pour les missions lunaires.

Pourquoi imposer un délai ? « Pour que cette démonstration soit couronnée de succès, le fabricant devait être capable de livrer la pièce dans les délais imposés, répond Matthew Vaerewyck, ingénieur en mécanique au Goddard Space Flight Center de la NASA, à Greenbelt, dans le Maryland. Il n’y avait aucune marge pour l’erreur ou le retard. »

Dans le cahier des charges, le prototype devait permettre de collecter des échantillons de gaz volatils libérés par la lumière du soleil frappant la Lune, dans l’équivalent d’une fiole Erlenmeyer de 250 ml. « Les ingénieurs ont donc dressé la liste des géométries et des qualités dont une pièce spécifique aurait besoin pour survivre au vol et tolérer des conditions extrêmes à la surface de la lune : modularité, empilabilité, évolutivité, interaction avec une personne ou un robot, capacité à résister aux vibrations de l’alunissage ainsi qu’à des températures pouvant aller de -193 °C à -48 °C », décrit le spécialiste américain de la fabrication rapide. Par ailleurs, les ingénieurs souhaitaient une pièce rapidement usinable.

Chaque kilo coûte un million de dollars

Selon les statistiques de la NASA, chaque kilo lancé dans l’espace coûte un million de dollars (0,95 million d’euros). Voilà pourquoi chaque poids de gagner est capital pour l’agence spatiale américaine. « Parmi les autres paramètres de conception clés, il fallait que la pièce puisse supporter une masse de 68 livres [31 kg] et qu’elle soit empilable, pour occuper moins d’espace à bord du vaisseau spatial », rapporte Protolabs, qui précise que la pièce nécessitait des supports lui permettant de rester debout sur la surface irrégulière de la Lune.

Après avoir pris en compte toutes les contraintes imposées par les ingénieurs, l’intelligence artificielle de la NASA a délivré le fichier CAO le plus adapté. Une fois le fichier de la pièce téléchargé sur la plate-forme de devis numérique de Protolabs, le parcours d’usinage a été plutôt rapide : 19 heures de fraisage et seulement quatre heures d’usinage, notamment grâce à des ruptures dans la conception circulaire qui ont permis d’optimiser les délais. La pièce usinée CNC a été fabriquée avec une forme d’aluminium 6061 qui a subi des processus pour améliorer sa résistance et ses capacités de soulagement des contraintes, offrant une amélioration de six à dix fois de la masse, de la rigidité et du temps de conception. Au final, du brainstorming initial de conception générative à la réception de la pièce, il n’aura donc fallu que 36 heures.