Enrouleur filamentaire Roth permet économies majeures de poids et coût pour lanceur Ariane 6

L'un des plus grands systèmes d'enroulement filamentaire au monde va bientôt commencer la fabrication de composants pour le lanceur spatial Ariane 6, qui devrait transporter des satellites en orbite terrestre pour l'Agence spatiale européenne (ESA) dès 2020. Conçu par Roth Composite Machinery (Steffenberg, Allemagne) en étroite coopération avec son client Avio (Colleferro, Italie), fabricant leader de systèmes de propulsion spatiale, cet ensemble massif de machines d'enroulement filamentaire Roth permettra à Avio de produire, entre autres composants, les enveloppes externes des propulseurs d'appoint Ariane 6 — les moteurs de propulsion au décollage du système de lancement.

Les enveloppes moteurs et de nombreux autres composants de lanceurs sont aujourd'hui construits en composites légers. Comme les enveloppes sont typiquement cylindriques, l'enroulement filamentaire est couramment le procédé de choix, mais les procédés préimprégnés sont aussi utilisés pour certains composants. Les enveloppes de propulseurs en composite carbone enroulé filamentaire remplaceront, dans Ariane 6, les enveloppes acier utilisées actuellement dans les Ariane 5 en service. L'utilisation de composites réduira, dans ce cas, le poids des étages d'appoint Ariane 6 par rapport à son prédécesseur, jusqu'à 35 %. Son utilisation aux niveaux actuels aura aussi un impact marqué sur le coût d'exploitation global du système Ariane 6 : les dépenses par tonne de charge utile devraient chuter jusqu'à 50 %.

Avio et Roth ont mis à profit leur expérience commune de projets antérieurs liés à la fabrication des fusées Ariane 5 et Vega. En conséquence, le nouveau centre d'enroulement filamentaire a une longueur maximale de 17 m, un grand diamètre de travail (3,6 m), et peut supporter un mandrin d'enroulement pesant environ 120 MT. Le système est équipé de trois chariots supportant trois procédés d'enroulement différents ; chaque chariot a une longueur de 7,4 m et peut se déplacer jusqu'à 90 m par minute.

Le premier chariot est utilisé pour l'enroulement de ruban de protection thermique sur le mandrin en construction composite sans moule (première couche à l'intérieur du propulseur). Après vulcanisation du ruban, le procédé d'enroulement towpreg est effectué en utilisant le deuxième chariot. Le troisième chariot est équipé d'une tête de distribution de fibres pour pose automatisée de bandes (ATL) — une fonctionnalité pour laquelle Avio cherche protection par brevet. Cette technologie permet la pose précise de bandes dans des formes géométriques complexes pour les pièces d'attache des propulseurs. Les bandes sont coupées et parées au moyen d'une tête de coupe ultrasonique. La technologie ATL a été développée par Avio avec Roth et un autre partenaire basé en Italie.

Les propulseurs Ariane 6 font 15 m de long avec un diamètre jusqu'à 3,6 m. Selon la taille et le poids de la charge utile, deux ou quatre propulseurs par fusée, remplis de propergol solide, assureront un appoint suffisant pour la première phase de vol. Manfred Roth, président de l'entreprise familiale Roth Industries, à laquelle appartient Roth Composite Machinery, dit de la dernière avancée de l'entreprise : « Dans le secteur des composites, nous appartenons aux leaders du marché mondial. »