Thèse soutenue

Impression 3D pour les miroirs spatiaux

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Auteur / Autrice : Mélanie Roulet
Direction : Emmanuel HugotCarolyn Atkins
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Instrumentation
Date : Soutenance le 23/10/2020
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
Jury : Président / Présidente : Philippe Amram
Examinateurs / Examinatrices : Gabby Aiting-Kroes
Rapporteurs / Rapporteuses : Hermine Schnetler, Denis Mourard

Résumé

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Deux nouvelles méthodes de fabrication utilisant l'impression 3D sont présentés dans cette thèse, la fabrication d'un miroir déformable (DM) et la fabrication de paraboles hors axe (OAP). Dans le cas du DM, le miroir et la structure d'actionnement sont imprimés en une seule pièce, ce qui simplifie les étapes d'assemblage, dépourvues d’interfaces. Deux designs incorporant des structures d'allègement sont créés pour réduire les erreurs de surface lors du polissage, les géométries ainsi créées ne peuvent pas être fabriquées de manière traditionnelle. Deux matériaux, Al2O3 imprimés par stéréolithographie et Ti64 imprimés par fusion par faisceau d’électrons sont testés et comparés. L'étude démontre l'importance des paramètres d'impression pour obtenir une pièce réussie, ainsi que la faisabilité d'un DM imprimé en 3D en une seule pièce avec une structure d'actionnement intégrée. Dans le cas de l'OAP, un nouveau procédé de fabrication est présenté, qui élargit la gamme de surface optiques réalisables via la technique des miroirs polis sous contraintes (SMP). Une distribution d'épaisseur innovante composée de trèfle, capable de produire la géométrie OAP tout en maintenant un système de harnais de déformation simple est créée. Trois prototypes ont été produits avec différentes techniques de fabrication. La première déformation de front d’onde devant l’interféromètre démontre la capacité du design crée à générer une surface d’OAP. Les résultats expérimentaux sur le prototype en Zerodur confirment que la technique du SMP convient parfaitement pour l'imagerie à haut contraste : la qualité optique du prototype est conforme aux spécifications du coronagraphe du Roman Space Telescope