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Des structures composites en sandwich pour les satellites du futur

News International-French

16 Dec 2016

Le projet SMS (Sandwich Material and Structure) est piloté par Thales Alenia Space et s’inscrit dans le cadre des projets Espace du programme H2020 de la Commission Européenne.

Des structures composites en sandwich pour les satellites du futur

Le marché des satellites fait l’objet d’une compétition internationale de plus en plus féroce. Le choix des matériaux utilisés dans le cadre de la réalisation de pièces ou de sous-ensembles de satellites est plus que jamais crucial. Le projet SMS porte sur les structures composites dites en sandwich, utilisées principalement dans le domaine de l’Observation de la Terre en particulier. L’excellence de l’utilisation de ces structures composites en sandwich est le résultat de la combinaison pertinente de paramètres antagonistes que sont d’une part, la rigidité et la stabilité ; et d’autre part, la masse. Aujourd’hui, la taille de ce type de structures tend à s’agrandir. L’équilibre entre les paramètres stabilité/rigidité/masse devient difficile à optimiser. 

Objectifs du projet
Ce projet vise à développer des technologies à la pointe de l’innovation, en vue de réaliser des structures composites en sandwich, plus légères, plus grandes, avec un niveau de stabilité équivalent et ce, à échelle industrielle. Il est prévu à ce titre d’utiliser des matériaux composites à base de polymères renforcés par des fibres de carbone (CFRP) afin de constituer le noyau en nid d’abeille de la structure en sandwich. Les faces des panneaux en composite, dites peaux dans le jargon industriel, peuvent être en matériaux composites également ou alors en d’autres matériaux suivant les applications. A l’interface entre les peaux et le nid d’abeille, d’autres nouvelles technologies (relatives aux techniques de collage en particulier) seront développées afin de gagner à la fois en légèreté et en stabilité. Parmi les innovations retenues, il est question d’utiliser de nouvelles techniques de collage, à base de nouveaux matériaux ou de nouveaux procédés, visant à limiter l’influence de la colle entre le nid d’abeille et les faces (peaux des panneaux en composite).

L’intérêt du projet SMS ? Réaliser des structures d’un seul tenant offre de nombreux avantages pour les fabricants de satellites. Tout d’abord, les structures composites  en sandwich fabriquées d’un seul tenant, sont d’une part plus stables ; d’autre part, elles résistent mieux aux écarts de températures. Elles sont, pour ainsi dire, moins soumises aux contraintes de dilatations. Le choix d’utilisation de matériaux composites permet  par ailleurs de gagner en légèreté par rapport à des structures monolithiques traditionnelles. En outre, l’utilisation du nid d’abeille en composite permet de renforcer la structure globale en sandwich de manière plus efficace, procurant à l’industriel une marge de liberté plus conséquente tant au niveau de la conception que des propriétés mécaniques. Plus légères, plus stables, plus flexibles, l’utilisation de structures composites contribuera de manière significative à l’amélioration intrinsèque de la compétitivité des satellites du futur ; une avancée technologique sans précédent pour la filière optique européenne !

En plus de l’utilisation de nouvelles techniques de fabrication, la dimension logistique (supply chain, approvisionnement en Europe…) est prise en considération dans le cadre du projet. A l’issue de l’étude, qui a débuté en janvier 2016 et qui s’achèvera fin 2017, une maquette prototype (échelle 1/6) sera conçue. Elle intégrera les nouvelles technologies retenues : nid d’abeille en composite et une solution d’assemblage pertinente. Ce prototype fera l’objet de différents tests visant ensuite à démontrer et valider la viabilité de la solution.

Les partenaires
Le projet SMS est coordonné par Thales Alenia Space, à la tête d’un consortium incluant 5 partenaires européens : North Thin Ply Technology SARL (Suisse), concepteur des matériaux en composite et des structures en nid d’abeille, l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Materia Nova (Belgique) et l’Ecole Poytechnique de Turin (Politecnico di Torino), fournisseurs des différentes solutions d’assemblage. North Thin Ply Technology ZOO, basé en Pologne, est, pour sa part, responsable de l’industrialisation de la fabrication des matériaux composites. Spécificateur du projet, Thales Alenia Space sera l’utilisateur final de la solution dans le cadre de la réalisation de structures sandwich hautes performances pour des applications liées à l’observation de la Terre.