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L'industrie suisse des machines jouit d'une excellente r\u00e9putation internationale - comme elle l'a toujours fait. Lorsqu'il s'agit de pr\u00e9cision et d'applications de niche, les produits des fabricants suisses sont utilis\u00e9s \u00e0 maintes reprises. \u00c0 cet \u00e9gard, la soci\u00e9t\u00e9 maxon de Sachseln OW, par exemple, a acquis une r\u00e9putation mondiale. Cette entreprise fabrique de petits moteurs \u00e9lectriques, qui ont \u00e9t\u00e9 fournis \u00e0 plusieurs reprises \u00e0 la NASA. Les moteurs \u00e0 courant continu de maxon ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s dans presque toutes les missions de robots sur Mars - selon la soci\u00e9t\u00e9, il y a plus de 100 moteurs \u00e0 ce jour. Et ce n'est pas tout : d\u00e8s son arriv\u00e9e sur la plan\u00e8te rouge en f\u00e9vrier 2021, un nouveau rover appel\u00e9 \"Pers\u00e9v\u00e9rance\" collectera des \u00e9chantillons de sol qui seront ensuite examin\u00e9s plus en d\u00e9tail sur Terre. Un drone d'h\u00e9licopt\u00e8re appel\u00e9 \"Ingenuity\" sera \u00e9galement une premi\u00e8re. Ce sera le premier \"vrai\" objet volant sur Mars.<\/p>\n
La longue route vers des moteurs \"commercialisables <\/strong><\/p>\n Les moteurs de maxon jouent un r\u00f4le cl\u00e9 dans la r\u00e9ussite de la mission vers Mars. D'une part, ils sont responsables du mouvement du bras robotique du rover. Les m\u00e9canismes de fermeture des r\u00e9cipients d'\u00e9chantillons sont \u00e9galement actionn\u00e9s par des moteurs \u00e0 courant continu sans balais de ce fabricant. Pour leur d\u00e9veloppement et leur modification, une \u00e9quipe de maxon a travaill\u00e9 avec des sp\u00e9cialistes du Jet Propulsion Laboratory (JPL). Les moteurs de maxon sont \u00e9galement utilis\u00e9s dans l'h\u00e9licopt\u00e8re, mais ils n\u00e9cessitent moins de modifications.<\/p>\n Les moteurs utilis\u00e9s dans le Rover sont les types EC 20 plat et EC 32 plat de la famille de produits \"moteur plat\", utilis\u00e9s dans de nombreuses applications industrielles. Ils ont une conception globale rentable qui fournit un couple \u00e9lev\u00e9 et - gr\u00e2ce au rotor externe - permet un excellent refroidissement par convection et donc une puissance continue \u00e9lev\u00e9e dans les conditions sur Terre. Les conditions sur Mars, cependant, sont tr\u00e8s diff\u00e9rentes. Quelles sont donc les exigences auxquelles doivent r\u00e9pondre les moteurs utilis\u00e9s et qu'a-t-on fait pour que leur fonctionnalit\u00e9 reste garantie m\u00eame l\u00e0, dans l'environnement hostile de la plan\u00e8te rouge avec ses fortes variations de temp\u00e9rature et ses violentes temp\u00eates de sable ? Cet article donne un petit aper\u00e7u du travail de d\u00e9veloppement et de test approfondi, au cours duquel de nombreux d\u00e9tails ont d\u00fb \u00eatre pris en compte.<\/p>\n Modifications du mod\u00e8le de s\u00e9rie <\/strong><\/p>\n Heureusement, Maxon a pu s'appuyer sur l'exp\u00e9rience acquise lors de pr\u00e9c\u00e9dentes missions sur Mars. N\u00e9anmoins, diverses modifications ont d\u00fb \u00eatre apport\u00e9es une fois de plus, d'autant plus que le rover s'aventure dans de nouveaux domaines d'application. Ces modifications comprenaient \u00e0 la fois des ajustements de conception et l'utilisation de mat\u00e9riaux de substitution. Par exemple, contrairement aux mod\u00e8les de s\u00e9rie, le FR4 a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 comme mat\u00e9riau de la carte de circuit imprim\u00e9, un mat\u00e9riau qui est aussi couramment utilis\u00e9 dans d'autres missions spatiales. Il d\u00e9gage moins de gaz et est assez robuste pour supporter les capteurs Hall n\u00e9cessaires au syst\u00e8me de contr\u00f4le dans un environnement tr\u00e8s vibrant. Il r\u00e9pond \u00e9galement aux exigences de la directive technique IPC-A-600 Classe 3 pour les cartes de circuits imprim\u00e9s et aux tests requis par le JPL. Toute l'architecture du moteur a \u00e9t\u00e9 modifi\u00e9e afin que l'ensemble du syst\u00e8me ne change pas m\u00eame en cas de choc violent, c'est-\u00e0-dire que les diff\u00e9rentes parties ne se d\u00e9placent pas en cas de choc ou de vibration. Un ressort plus robuste avec des rondelles d'extr\u00e9mit\u00e9 assure une meilleure r\u00e9partition des forces.<\/p>\n Les tests de pyrochocs montrent les limites de la r\u00e9silience <\/strong><\/p>\n Les moteurs doivent \u00e9galement r\u00e9pondre aux exigences m\u00e9caniques les plus \u00e9lev\u00e9es et avoir \u00e9t\u00e9 test\u00e9s en cons\u00e9quence. Un test couramment utilis\u00e9 dans la technologie spatiale est le test dit du \"pyroshock\". Cela implique de tester les composants pour voir s'ils peuvent r\u00e9sister aux contraintes qui se produisent, par exemple, lors d'allumages pyrotechniques (comme la s\u00e9paration d'un \u00e9tage de fus\u00e9e ; des allumages pyrotechniques similaires se produisent \u00e9galement, par exemple, lors du d\u00e9clenchement d'airbags). L'objet de test est excit\u00e9 pour osciller par une impulsion courte et tr\u00e8s forte. Ces impulsions sont g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par des dispositifs de pose de boulons ou des marteaux de chute ou de pendule. Bien entendu, ces essais de pyrochocs sont valid\u00e9s et comprennent les normes ECSS-EST-10-03C Space Engineering - Testing, MIL- STD-810 G Environmental Test Methods ainsi que NASA-STD-7003 Pyroshock Test Criteria.<\/p>\n Le moteur plat EC 32 de maxon a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 test\u00e9 par le JPL selon ces crit\u00e8res. Il a \u00e9t\u00e9 soumis \u00e0 une force de 3000 g (3000 fois l'acc\u00e9l\u00e9ration due \u00e0 la gravit\u00e9) \u00e0 une fr\u00e9quence d'oscillation de 1600 Hz. Apr\u00e8s l'essai, le moteur a \u00e9t\u00e9 examin\u00e9. Pendant le fonctionnement, un bruit semblable \u00e0 celui d'un moulin \u00e0 caf\u00e9 \u00e9tait audible. D'un point de vue purement externe, le moteur semblait toutefois intact, et un examen tomographique par ordinateur n'a pas non plus r\u00e9v\u00e9l\u00e9 de dommages discernables sur la structure. D'autres tests, notamment une analyse de fr\u00e9quence du bruit du moteur et un examen de l'arbre rotatif, ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que les roulements du moteur \u00e9taient l\u00e9g\u00e8rement endommag\u00e9s. Que faire alors ? Une nouvelle conception du moteur aurait pris trop de temps. Il a donc \u00e9t\u00e9 d\u00e9cid\u00e9 de l'installer de toute fa\u00e7on, \u00e0 un endroit o\u00f9 la charge du pyrochoc \u00e9tait pr\u00e9sente, mais o\u00f9 l'\"effet moulin \u00e0 caf\u00e9\" ne s'est pas av\u00e9r\u00e9 pr\u00e9judiciable.<\/p>\n La question du contr\u00f4le de la temp\u00e9rature <\/strong><\/p>\n Un autre d\u00e9fi des moteurs \u00e9lectriques est la production de chaleur, d\u00e9clench\u00e9e par la r\u00e9sistance \u00e9lectrique dans les enroulements. Contrairement aux moteurs utilis\u00e9s pr\u00e9c\u00e9demment dans les missions martiennes, il \u00e9tait cette fois possible de se passer de l'installation d'un thermom\u00e8tre \u00e0 r\u00e9sistance de platine, qui aurait d\u00e9clench\u00e9 un arr\u00eat d'urgence en cas de surchauffe imminente. Gr\u00e2ce \u00e0 la conception avec un rotor externe, le danger de surchauffe du bo\u00eetier a pu \u00eatre minimis\u00e9. L'installation d'un thermocouple directement dans les enroulements pourrait \u00eatre envisag\u00e9e ult\u00e9rieurement. Coupl\u00e9 au tableau de commande, cela permettrait \u00e9galement de d\u00e9clencher une alarme de temp\u00e9rature et un arr\u00eat d'urgence.<\/p>\n Le langage de la recherche - et de l'industrie <\/strong><\/p>\n maxon a finalement pu livrer 99 moteurs plats EC 32 et 40 moteurs plats EC 20 au JPL - dans chaque cas plus que ce qui \u00e9tait r\u00e9ellement n\u00e9cessaire pour l'installation dans le rover. Le JPL a ainsi pu s\u00e9lectionner les moteurs les plus puissants et stocker le surplus pour des missions ult\u00e9rieures. Le d\u00e9veloppement des moteurs pour la nouvelle mission sur Mars a une fois de plus montr\u00e9 comment les entreprises industrielles du secteur priv\u00e9 peuvent collaborer avec des organisations purement scientifiques financ\u00e9es par le gouvernement, comme le JPL. Apr\u00e8s tout, les questions relatives aux subtilit\u00e9s techniques, bien qu'elles int\u00e9ressent les chercheurs parce qu'elles peuvent d\u00e9terminer le succ\u00e8s ou l'\u00e9chec d'une mission spatiale co\u00fbteuse, sont souvent peu pertinentes dans un contexte commercial. Cependant, comme le d\u00e9clarent le JPL et maxon, ils ont une fois de plus pu apprendre et tirer beaucoup de profit l'un de l'autre dans le cadre de ce prestigieux projet. Nous ne pouvons qu'esp\u00e9rer que le travail commun portera \u00e9galement ses fruits dans la r\u00e9ussite de la mission Mars.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Die Schweizer Maschinenindustrie hat international einen hervorragenden Ruf \u2013 nach wie vor. Wenn es um Pr\u00e4zision und Nischenanwendungen geht, kommen immer wieder Erzeugnisse von Schweizer Herstellern zum Einsatz. Einen weltweiten Bekanntheitsgrad erworben hat sich diesbez\u00fcglich z.B. die Firma maxon in Sachseln OW. Dieses Unternehmen stellt kleine Elektromotoren her, mit denen immer wieder auch die NASA […]<\/p>\n","protected":false},"author":60,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[4448],"tags":[4725],"class_list":["post-10004","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-allgemein","tag-11-2020"],"acf":[],"yoast_head":"\n