Les humains derrière les moteurs en mission sur Mars

Des années de collaboration entre maxon et les experts spatiaux du JPL ont permis de développer les moteurs BLDC qui manipulent les précieux échantillons de sol sur Mars pendant la mission Perseverance. Rencontrez les spécialistes de maxon qui sont à l'origine de ces moteurs et découvrez ce qui les animent.

La vie a-t-elle existé sur Mars? Pour répondre à cette question, la NASA a envoyé son rover Perseverance prélever des échantillons de sol qui seront ramenés sur Terre ultérieurement. Cette mission est l´aboutissement d´une préparation incroyable, d´un travail acharné et des technologies les plus récentes.

Dans le rover, 10 moteurs maxon manipulent les précieux échantillons de sol martien, qui seront ensuite déposés à un endroit défini de la planète rouge, où ils seront récupérés pour être ramenés sur Terre dans le cadre d´une prochaine mission. Les moteurs utilisés sont neuf moteurs EC 32 flat et un EC 20 flat, combinés à un réducteur planétaire GP 22 UP. En plus, six moteurs DCX 10 sont chargés de contrôler les plateaux cycliques de l´hélicoptère Mars et déterminent ainsi la direction du vol.

La planète rouge continue de nous fasciner. Les déclarations des collaborateurs maxon qui participent à ces projets nous le confirment une fois de plus. Voici leurs histoires:

Denise Hüglin, mécanicienne de production en prototypage
«Je n´aurais pas rêvé d'un meilleur métier», déclare Denise. En effet, son travail de prototypage n´est jamais ennuyeux, que ce soit dans le cadre d'un projet aérospatial, d'un projet médical ou robotique.
Bien sûr, les moteurs qui partiront dans l´espace ont quelque chose de spécial. Tout est plus poussé: les processus, les tests et la documentation. Denise et ses collègues assument aussi une grande responsabilité. Mais cette équipe est capable de gérer une très forte pression, elle travaille depuis de nombreuses années sur les projets d´exploration de Mars menés par l´ESA et la NASA, au point de devenir une petite famille.
Denise est donc convaincue que tout fonctionnera bien une fois les moteurs posés sur Mars. «Je suis heureuse d´avoir la chance de travailler sur des produits qui s´envolent vers d´autres mondes. Très peu de personnes ont cette chance.»

Robin Phillips, Responsable du SpaceLab
«Je crois que l´inspiration ne peut pas émerger d´une feuille blanche. C´est pourquoi j´ai collecté beaucoup de moteurs et de composants intéressants à l'endroit où je travaille. Et l´un d´entre eux m´a donné l´idée centrale de l´entraînement sans balais qui équipe aujourd´hui le rover Persévérance de la NASA. Ce véhicule prélèvera des échantillons sur Mars, et nos moteurs les manipuleront. Ils sont donc essentiels au succès de la mission. Oui, je suis fier de contribuer à quelque chose qui permettra à l´humanité de mieux connaître notre système solaire. Les missions spatiales sont les expéditions de découverte de notre temps, elle ne sont réalisables qu´avec les normes techniques les plus élevées. Nos moteurs de précision accomplissent souvent des tâches majeures lors de telles missions. Nous n´avons pas le droit à l´erreur, ce qui rend notre tâche d´autant plus passionnante. En tant que responsable du SpaceLab, je suis toujours à l'affût de nouvelles technologies qui pourraient être utiles à notre entreprise. Je veille également à créer un environnement permettant aux gens de faire leur travail le plus parfaitement possible. À cet égard, et heureusement, nous nous améliorons constamment chez maxon. Auparavant, nous nos contentions de fournir les entraînement avec des modifications définies, les clients étant responsables de la suite des opérations. Nous disposons désormais d´une expertise en applications spatiales et nous avons établi des procédures d´assurance qualité qui répondent aux attentes de l´industrie. Les clients d´autres domaines industriels au même niveau d'exigence, comme le secteur médical, bénéficient également de ce savoir-faire. Les projets inhérents à l´espace exigent une grande patience. Je fais mon travail depuis plus de dix ans, mais je commence seulement à voir les moteurs que j´ai développés en fonctionnement. C´est d´autant plus gratifiant quand tout fonctionne.»

Hannah Kleeblatt, Ingénieure qualité – Projets 
Les projets spatiaux impliquent bien plus de travail pour l´ingénieure qualité Hannah que d´autres applications. Elle rédige des plans d´inspection complexes, des documents détaillés et délivre des homologations après avoir examiné scrupuleusement les produits et les documents. Dans le cas des entraînements employés dans les missions sur Mars, les clients examinent également tout dans le détail: les étapes de travail, les matériaux et les méthodes de fabrication. En ce sens, de tels projets représente une énorme chance pour Hannah et pour maxon. En effet, la possibilité d'élargir les connaissances est immense. Et il faut parfois opter pour des solutions non conventionnelles. Comme lorsque Hannah et ses collègues ont inspecté les brides d´engrenages internes des réducteurs de la NASA, destinés à Mars – millimètre par millimètre, avec un endoscope acquis auprès d´une entreprise médicale voisine.

Dominik Frey, Chef de projet – Développement des réducteurs
Dominik nourrit un vif intérêt pour les projets spatiaux, ne raison notamment de leurs exigences complexes. En sa qualité de chef de projet, il a toujours à l´esprit les exigences du client. Il coordonne en parallèle tous les services impliqués pour élaborer la meilleure solution, de la conception aux achats, en passant par le contrôle qualité et la production. Un peu à la manière d´un spationaute, il découvre parfois des territoires inexplorés et repousse les limites du possible. Dans de tels cas de figure, maxon lui donne la liberté de se consacrer à 200 % aux aspects techniques pour faire la différence – ce qu´il apprécie. Ses idées de design ont déjà été mises en œuvre dans des applications spatiales: il suit donc avec passion les progrès des missions sur Mars.

Florbela Costa. Responsable de projet chez SpaceLab
«J´ai hâte que le premier hélicoptère de la NASA prenne son envol sur Mars. Chef de projet technique dans le secteur aérospatial, j´étais responsable des moteurs DC utilisés pour piloter l´hélicoptère, ceux se trouvant dans son plateau cyclique pour être exact. Pour moi, des projets de ce type sont un rêve qui devient réalité. Surtout lorsque, comme ici, nous parvenons à respecter des délais serrés et que nos produits obtiennent des résultats probants dans tous les tests de qualification. Je suis très fière de participer à un projet aussi exceptionnel. Ce genre de projet ne peut évidemment être mené à bien que par une grande équipe. À mon échelle, je fais le lien entre le client et les différents services de maxon. Je fais en sorte que nous répondions aux exigences, en termes de qualité, de délais et de coûts. J´aime être en relation avec toutes les personnes impliquées chez maxon, du développement à la production. J´aime aussi les projets relatifs à l´espace, car le secteur aérospatial m´a toujours fascinée. Ces projets se distinguent des autres applications en particulier par le niveau de qualité élevé nécessaire en matière de résistance aux vibrations, à la chaleur et au froid extrêmes notamment. Tout doit donc être analysé et testé. Les pièces utilisées dans nos moteurs standard sont réévaluées pour que nous soyons absolument certains qu´elles fonctionneront dans l´espace ou sur d´autres planètes. C´est beaucoup de travail, mais le jeu en vaut la chandelle.

Dominik Omlin, Ingénieur de production Aérospatiale
«Dans la fabrication des moteurs destinés à fonctionner Mars, tout ou presque doit être fait à la main. Chaque mouvement et chaque étape de l´assemblage doivent être documentés et corrects – nous n´avons aucune marge d´erreur. Nous travaillons avec des matériaux qui ne sont pas disponibles dans le commerce courant. Et je garde à l´esprit qu´une fois notre moteur sur Mars, aucune modification ni réparation n'est possible. Notre moteur doit fonctionner, sinon la mission entière risque d´échouer. Nous discutons donc de tout, examinons les prochaines étapes et procédons à une double vérification stricte par une deuxième personne. Notre équipe de production spéciale assemble des moteurs et des combinaisons de moteurs pour les applications spatiales. Mais pas seulement... Nous traitons aussi des commandes pour le secteur médical, la robotique et d´autres industries. Chaque projet est unique, c´est pourquoi nos connaissances de la gamme de moteurs maxon sont étendues. En tant qu´ingénieur de production aérospatiale, je suis chargé de nombreuses tâches. Il s´agit notamment d'élaborer des descriptions détaillées des processus, de produire les entraînements, de former les collaborateurs et de travailler en étroite collaboration avec le service d´ingénierie. Je passe parfois plusieurs heures en salle blanche, où les moteurs sont protégés des particules. Je peux me concentrer sur mon travail. Ce n´est pas toujours facile quand quelqu´un regarde par-dessus votre épaule, comme ce fut le cas lors du projet Mars 2020. Les spécialistes du JPL, notre client, ont collaboré étroitement avec nous et nous ont rendu visite à notre siège à plusieurs reprises. Nous avons pu discuter avec eux des défis à relever et travailler ensemble pour trouver des solutions. Oui, je suis fier d´être un petit maillon de ces missions spatiales. Je vois à quel point les clients sont reconnaissants de ce que nous faisons. Ce qui rend mon travail encore plus enrichissant.»

Kathrin Tschersich, Responsable montage des échantillons de projets
C´est un travail où chaque jour diffère du précédent – cette absence de routine plait à Kathrin. Avec son équipe d´assemblage des échantillons de projets, elle fabrique des réducteurs individuels ou des systèmes comprenant un moteur, un réducteur, un codeur, etc. Il s'agit toujours de relever des défis, qu´il s´agisse d´un projet pour une application spatiale, une technique médicale ou une utilisation industrielle. Mais, d´un point de vue technique et organisationnel, son équipe n´a jamais autant appris qu´au cours du projet de rover martien de l´Agence spatiale européenne (ESA), auquel maxon a fourni des unités d´entraînement complètes. «Ces projets spatiaux sont la preuve qu'il est impératif de sortir de sa zone de confort pour évoluer. Je suis très fière de savoir que des produits qui sont passés entre mes mains seront un jour en action sur Mars.»

Aiko Stenzel, Ingénieur en conception aérospatiale
«Au cours des sept dernières années, j´ai eu le privilège de construire des moteurs DC à balais pour diverses missions sur Mars. Tout a commencé avec le projet ExoMars pour l´ESA, où j´étais responsable de 13 moteurs différents. Il s'agissait notamment de l´entraînement des roues du rover, une innovation permettant au rover de soulever ses roues sur un terrain rocheux. Pour y parvenir, nous avons développé un nouveau frein à couple d´encochage purement magnétique. Le but est d´empêcher le rover de dévaler les pentes. Le projet le plus excitant sur lequel j´ai travaillé jusqu´à présent est l´hélicoptère martien pour la NASA. J´ai eu l´occasion de développer un moteur maxon DCX 10 chargé de contrôler les pales du rotor. Six de ces petits moteurs à courant continu ont été nécessaires. Le plus grand défi a été la contrainte de poids extrême. Il fallait économiser chaque dixième de gramme pour que l´hélicoptère puisse voler dans l´atmosphère ténue de Mars. C´est formidable que nous ayons pu trouver une solution suffisamment puissante pour ajuster les pales du rotor, malgré la réduction de poids, et qui puisse également supporter toutes les vibrations et les fluctuations de température. Les moteurs spatiaux diffèrent surtout des moteurs terrestres par les limites du possibles que nous avons repoussées en matière d'ingénierie, de matériaux et de processus. Nous avons par exemple développé un procédé de trempe spécial pour fabriquer les arbres, afin de les rendre plus résistants. Qui plus est, une documentation complète est toujours nécessaire: nomenclatures détaillées, spécifications de poids, calculs du centre de gravité, calculs de surface pour les pièces en plastique, etc. De nombreux autres clients pourront bénéficier de notre expérience dans le secteur spatial. Nous avons notamment développé des techniques de soudage spéciales pour les entraînements martiens, utilisées désormais dans notre production commerciale standard. Le catalogue maxon inclura bientôt aussi les freins magnétiques que nous avons conçus pour l'ExoMars. Plutôt cool, vous ne trouvez pas?»

Thilo Pfaff, Ingénieur de production – Moteurs
Pour fabriquer des entraînements de précision pour l´industrie aérospatiale, l´interaction parfaite des processus de travail, des systèmes, des matériels d´exploitation, des équipements et des ressources humaines clairement et minutieusement documentés est essentielle à la réussite. L´objectif est que la production soit toujours aussi efficace et fiable que possible. En tant qu´ingénieur de production, Thilo se sent chez lui dans cet univers. Responsable de tous les facteurs nécessaires au bon déroulement de la production, il veille au respect des normes en vigueur. Ses collègues du département montage savent à quoi ressemblent les différentes étapes du processus et à quoi ils devront veiller, par exemple en ce qui concerne la sécurité ou la construction des entraînements. Thilo est ravi de pouvoir expliquer à ses collègues pourquoi une norme, les étapes d´un processus ou les mesures de précaution sont pertinentes et ce qui les justifie. Pouvoir contribuer à la réussite d´une mission sur Mars renforce sa passion pour son travail.

Mars2020

En savoir plus sur la contribution de maxon à l´actuelle mission Perseverance de la NASA: mars.maxonworld.com