Passer de la conception assistée par ordinateur à la conception générée par ordinateur. Voici l’objectif de la start-up allemande Hyperganic, qui s’est associée avec le fabricant de machines EOS pour développer un logiciel capable de concevoir des pièces exploitant au maximum les propriétés de l’impression 3D. Premier résultat de cette collaboration : un moteur de fusée ultra-optimisé, généré sans intervention humaine, présenté comme « la pièce la plus complexe jamais fabriquée par impression 3D » par Lin Kayser, fondateur de la pépite. Qui prévient que « les prochaines seront beaucoup plus compliquées » encore.
C’est peu dire que ce moteur sort de l’ordinaire. Exit l’habituelle jupe utilisée pour diriger les flammes vers le bas et maximiser la poussée. « Nous avons choisi de fabriquer un modèle de type aerospike, qui remplace la jupe par une pointe située au centre de la bouche du moteur pour diriger le flux, détaille Lin Kayser. C’est une conception qui date des années 1950, mais qui n’a jamais été mise en service car trop complexe : la pointe n’arrêtait pas de fondre. » L’approche intéresse pourtant toujours, car ce type de moteur affiche des performances théoriquement 20% supérieures aux propulseurs traditionnels.
Toucher les limites de l'impression 3D
Ce problème trouve sa réponse dans la multitude de canaux de refroidissement internes à la pièce, dont les formes organiques complexes seraient impossibles à réaliser avec un autre procédé. « Ce design n’est pas uniquement l’œuvre du logiciel, continue l’entrepreneur. C’est l’intégration profonde du procédé de fabrication dans le software qui la rend possible. » Fabriquée par une imprimante 3D d’EOS dans un alliage de nickel résistant à plus de 700 °C, cette première itération « ne fonctionnera probablement pas », tempère l’allemand.
Pas de problème pour autant. « Quand un humain conçoit une pièce non-fonctionnelle, vous perdez des mois, voire des années ! C’est pour cela que les ingénieurs de l’aérospatiale sont restés très conservateurs, note-t-il. Nous allons tester notre pièce et l’améliorer, ce qui nous prendra quelques jours, voire semaines. » Ainsi, les résultats des essais seront renvoyés à l’algorithme d’intelligence artificielle, qui les intégrera dans une nouvelle version du produit, tout en prenant en compte les spécificités de la machine qu’il utilise.
Déjà, une nouvelle version du propulseur, plus grande, été rapidement générée pour coller aux propriétés d'une machine de plus grande capacité et d'un matériau différent, un alliage de cuivre. « L’ordinateur connaît les limites de l'imprimante et joue avec pour concevoir des formes extrêmes », argue Lin Kayser. Il explique par exemple pourquoi l’un des canaux de refroidissement voit sa forme passer du rond au carré : « la section de ce tube est plus ou moins ronde selon l'angle [d'impression] ; il aurait été très compliqué pour un humain de dessiner cela ».
Le futur des moteurs de fusée ?
Pour Hans Langer, fondateur du fabricant allemand d’imprimantes 3D EOS, ce projet suit la marche de l’histoire. « Aujourd’hui, personne ne dessine une puce : leur design est devenu trop complexe pour un humain, ce sont des algorithmes qui les génèrent, relate-t-il. C'est devenu un standard dans l’industrie des puces, mais c’était une révolution lorsque cela a débuté. »
Révolution que les deux sociétés cherchent à reproduire avec la fabrication additive, que seul un ordinateur pourrait exploiter au maximum de ses capacités selon elles. « Nous sommes déjà parvenus à diviser par 10 le coût de fabrication de certaines pièces, relate Hans Lager. Le design par ordinateur nous permettra de continuer sur cette voie, à tel point que les gens se demanderont s’il est toujours pertinent de confier la conception à des humains. »
Créé pour concevoir « des systèmes de propulsion aérospatiaux en tout genre », le logiciel sera accessibleaux entreprises du secteur. Aux start-up souhaitant se lancer sur le marché, Hyperganic pourrait directement proposer « un design fonctionnel professionnel » de moteur, prévoit Lin Kayser. Au-delà de la conception et de la fabrication automatisées, la start-up met en avant des performances : en utilisant son moteur, un lanceur pourrait voir sa charge utile doubler. De quoi assurer à la fabrication additive une place de choix dans le futur de l’industrie spatiale.
