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Le CSEM développe un système de contrôle thermique imprimé en 3D pour les satellites

Tech

22 janvier 2025

Le CSEM, en collaboration avec Thales Alenia Space et Lisi Aerospace Additive Manufacturing, a créé un segment de tuyau innovant imprimé en 3D pour les systèmes avancés de gestion thermique des satellites. Le segment de tuyau imprimé en 3D du CSEM, qui combine la détection du chauffage et de la température, représente une percée dans la technologie du contrôle thermique, avec des applications allant des satellites aux systèmes industriels. | © CSEM

Le CSEM, en collaboration avec Thales Alenia Space et Lisi Aerospace Additive Manufacturing, a créé un segment de tuyau innovant imprimé en 3D pour les systèmes avancés de gestion thermique des satellites.

Dans l’environnement hostile de l’orbite terrestre géostationnaire, à 35’786 kilomètres au-dessus de l’équateur, les systèmes satellitaires sont confrontés à des fluctuations de température extrêmes. Pour maintenir des conditions de fonctionnement optimales, les satellites s’appuient sur des boucles de pompage mécanique (MPL) pour transférer la chaleur des points chauds vers les zones froides. Le nouveau segment de tuyau imprimé en 3D du CSEM améliore considérablement la fonctionnalité des MPL en combinant le chauffage et la détection de la température in situ en un seul composant intégré.

Conçu pour résister à des températures allant de -65°C à +85°C et pour supporter une pression d’ammoniac de 48 bars, le tuyau en acier inoxydable assure un fonctionnement continu dans des conditions exigeantes. Le segment utilise des fils électriques intégrés, conçus à l’aide de techniques de fabrication additive, pour assurer un transfert de chaleur uniforme autour du tube, ce qui constitue une amélioration par rapport aux films chauffants conventionnels, qui se limitent à un chauffage localisé.

« La disposition des fils garantit un transfert de chaleur optimal tout autour du tube », explique Hervé Saudan, Group Leader of Precision Mechanisms au CSEM et coordinateur du projet AHEAD. « Cette approche élimine le risque de délamination ou de déconnexion du câble souvent rencontré avec les films chauffants collés et les capteurs traditionnels. »

Une fabrication innovante pour une meilleure intégration

Le segment de tuyau s’appuie sur la technologie de fusion laser sur lit de poudre (LPBF) de haute précision pour intégrer les éléments chauffants, les capteurs et les connecteurs dans une structure unique imprimée en 3D. Cette méthode de fabrication simplifie l’installation de la MPL en éliminant les processus complexes de collage et de câblage, ce qui réduit les risques et améliore la fiabilité.

La faisabilité du concept a nécessité de relever des défis importants, notamment l’impression 3D de fils électriques longs et fins qui restent isolés électriquement de la structure du tuyau. Cet objectif a été atteint grâce à une conception unique impliquant des ponts sacrificiels, qui sont retirés une fois l’isolation durcie. La conception et le processus de fabrication innovants sont protégés par un brevet déposé par M. Saudan et son collègue Lionel Kiener.

Initialement développé pour les systèmes satellitaires, le segment de tuyau imprimé en 3D a des applications potentielles dans l’IdO terrestre et l’industrie 4.0, où les solutions intégrées de chauffage et de surveillance peuvent améliorer l’efficacité et la fiabilité des processus de gestion thermique.