Vers la Modélisation multiphysique de la fusion par laser d’un analogue de Régolithe lunaire : Caractérisations Thermo-optiques
Les procédés de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, en particulier le procédé SLM (Selective Laser Melting), offrent une piste prometteuse pour garantir l’autonomie des astronautes lors de missions de longue durée sur la Lune [Fateri,2015].
Dans cette démarche d’Utilisation des Ressources In-Situ (ISRU), un effort conjoint de l’IRAP et de l’ICA a permis de proposer un nouvel analogue de régolithe lunaire, baptisé BPY (Basalt of Pic d’Ysson), et de l’utiliser avec succès pour la fabrication additive d’objets. Leur microstructure et leurs propriétés mécaniques ont ensuite été analysées [Granier,2025].
Cependant, pour établir les liens entre la formulation du matériau de départ, les paramètres machines (puissance laser, vitesse de balayage...) et les microstructures obtenues, une connaissance fine du milieu granulaire est indispensable.
La modélisation du procédé repose ainsi sur la caractérisation :
des propriétés granulaires (taille et forme des grains),
des propriétés thermiques (conductivité effective combinant convection du gaz, radiation inter-grains et conduction intra-grain),
des propriétés optiques et thermo-optiques (réflectivité à basse température, émissivité thermique mesurée de 600 à 1000 ∘^{\circ}C grâce à un banc expérimental dédié),
ainsi que des transitions physico-chimiques du matériau.
L’application de modèles prédictifs, notamment pour la conductivité thermique — issus à la fois du domaine de la fabrication additive [Sih,2004] et de la planétologie [Mellon,2022] — permettra de mieux comprendre la sensibilité du système aux différents paramètres, en vue d’une simulation numérique sous COMSOL®. L’objet de ce Poster portera donc sur les caractérisations thermo-optiques du BPY.
Work In Progress