05/02/2023
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Des mécanismes compatibles sont bien connus dans les applications spatiales sous différentes configurations et catégories, des joints flexibles et des pivots aux éléments de ressort spéciaux ou aux dispositifs d’entraînement. Ils sont généralement utilisés là où un mouvement sans frottement est nécessaire, pour assurer une haute précision et une précision de positionnement, comme dans l’inclinaison et le tangage des miroirs ou des propulseurs. La conception de ces mécanismes est notoirement difficile. Les mécanismes compatibles avec une architecture complexe sont généralement constitués de plusieurs pièces précises qui doivent être usinées, contrôlées, alignées et serrées ensemble.
La fabrication additive peut permettre une liberté de géométrie qui pourrait signifier de nouvelles conceptions et des capacités étendues pour ces mécanismes. En particulier, la réduction drastique du processus d’assemblage et la possibilité de construire des structures compatibles 3D plus complexes. L’absence de frottement et d’usure permet à l’appareil d’être exempt de lubrification, prolongeant sa durée de vie utile et améliorant la propreté tout en réduisant les sources d’erreurs imprévisibles.
Une activité financée par GSTP “COMAM” démarrée en 2018, ici CSEM (Suisse) s’est appuyé sur ses 30 ans d’expérience dans les mécanismes spatiaux compatibles pour concevoir le mécanisme de réduction de rotation compatible (CRRM). Le CRRM permet une réduction du mouvement de rotation par un facteur de 10, une fonctionnalité utile pour scanner, viser, calibrer ou faire pivoter les mécanismes de miroir. La Fabrication Additive du mécanisme a été réalisée par une entreprise locale Précision 3Dtandis que des tests de performance ont été effectués par Almatech S.A..
L’activité a démontré les principaux avantages de la fabrication additive, tels que la liberté de conception et la possibilité de construire des formes monolithiques complexes. Cette conception, qui intègre 24 lames de flexion, dont 16 sont emboîtées (brevet déposé) pour former des pivots croisés, et 8 étages intermédiaires, ne serait pas possible dans un si petit volume sans l’utilisation de la fabrication additive. De plus, aucun alignement n’est nécessaire entre les structures de flexion pour assurer une cinématique appropriée. Grâce à une combinaison complète d’optimisations paramétriques et topologiques, les fréquences propres et les fréquences sol ont été considérablement améliorées et ont fourni un premier mode propre au-dessus de 550 Hz.
Bien que très encourageants, les résultats des tests de performance et de durée de vie sont affectés par la distorsion des deux modèles de carte de test fabriqués et testés. De plus amples informations sur le développement du CRRM, y compris les résultats des tests, sont disponibles sur le Magazine spatial du CEAS. POUR vidéo CRRM est également disponible.
Afin de maintenir sa position d’acteur clé dans le domaine des mécanismes compatibles, le CSEM a investi d’importantes ressources en parallèle du projet COMAM pour faire mûrir ses connaissances en conception, production et test de mécanismes compatibles basés sur la fabrication additive. L’expérience ainsi accumulée a été reconnue par l’ESA, qui a de nouveau sélectionné le CSEM pour développer un nouveau mécanisme basé sur la fabrication additive : le CRTM (Compliant Roto-Translation Mechanism). Ce nouveau projet TDE ANGELE a démarré en janvier 2022 !
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