Un drone éclaireur imprimé en 3D chez les US Marines

L’éclaireur imprimé en 3D porte une petite caméra sous son ventre.

En trois minutes, le drone Scout est assemblé. Une minute après, il vol, lancé par un soldat. Le vol est court, 20 minutes tout au plus, mais les informations obtenues sont précieuses : une vidéo en temps réel de qui ou de quoi, se trouve derrière un bâtiment à un kilomètre et demi de la route. Une fois sa mission accomplie, le drone bien nommé Scout revient en arrière et subit un atterrissage brutal, brisant une aile. Pas de problème, l’unité peut en imprimer un autre au quartier général après la mission et l’avoir prêt à décoller en moins de deux heures.
Cette projection, sous-entend un nouveau programme de drones de NexLog, l’équipe logistique de la prochaine génération du Marine Corps (USA). En février 2017, l’équipe a envoyé le caporal Rhet McNeal dans un espace de travail collaboratif sur une jetée de San Francisco pour voir si des outils de conception modernes pourraient construire le drone de reconnaissance sans pilote dont le Corps a besoin. Sauf que, le Corps des Marines a déjà un drone à lancer avec la main pour des missions de dépistage de ce genre et ce depuis plusieurs années.
Le RQ-11 Raven est un robot volant utilisé en Irak et en Afghanistan. Il est lancé comme un javelot dans les airs et si cela fonctionne, il peut alors voler à des vitesses allant jusqu’à 80 km/h, à des distances allant jusqu’à 9,5 kilomètres et restituer une vidéo à l’opérateur en temps réel. (Si le lancé ne fonctionne pas et que le Raven est projeté au sol, il peut parfois se briser). C’est un des plus petits modèles dans l’univers des drones militaires, avec seulement une envergure de 1,4 mètres et un peu plus de 2 kilos. Néanmoins, tout ce qui concerne ce drone n’est pas petit, un drone Raven coûte plus de 30 000 dollars et tout un ensemble Raven comprenant trois drones et un  système de contrôle au sol peut coûter jusqu’à 250 000 dollars.

RQ-11 RAVEN

«Le Raven est transporté dans deux énormes valises pélican», explique McNeal. «Je fais partie d’une section anti-blindés, ce qui signifie que nous roulons beaucoup en camions. La quantité d’espace dont nous disposons dans le camion est réduit. Nous devons installer notre équipement, de l’eau, du carburant, les provisions et les munitions. Cela réduit considérablement l’espace pour ranger ces deux valises pélican. Plutôt que de consacrer tout un camion à son transport, il reste souvent à la base.
Les troupes utilisent le drone si elles n’ont pas besoin de le transporter, c’est le cas quand il est lancé depuis la base.
«Quand il casse, ça coute très cher de le réparer et quand je dis que c’est cher, une section de l’aile coûte environ 8 000$», explique McNeal. «Bien souvent, les bataillons n’aiment pas les utiliser à cause du prix de la maintenance et parce qu’ils doivent rédiger des rapports, cela fait beaucoup de paperasse”.
McNeal fait parti de ceux qui ont soumis une proposition au Défi de l’Innovation de la Logistique du Corps des Marines ( Marine Corps Logistics Innovation Challenge), un programme conçu pour développer des idées sur l’impression 3D et les technologies mobiles. Le défi «Construisez Votre Unité (Make Your Corps)» a demandé aux participants «Avec les bons outils et les bonnes instructions, que pourrait faire un soldat ? Ces solutions amélioreraient-elles les capacités de combat, que ce soit en garnison ou déployées dans le futur ? ».
Pour McNeal, l’idée était un drone qui ferait presque tout ce que le Raven faisait, mais ne coûterait qu’une fraction de ce dernier et serait plus petit pour le transporter dans des emballages souples. Pour trouver cette idée, McNeal s’est tourné vers Thingiverse, un site Web de fichiers 3D en ligne. Il y trouva le Nomad, un simple drone à voilure fixe conçu par Alejandro Garcia. Garcia’s Nomad, publié sous licence Creative Commons, est conçu pour transporter une caméra GoPro et un moteur. Il est construit à partir de pièces modulaires, cette conception modulaire signifie qu’il est facile de réimprimer des composants endommagés, de le démonter pour le ranger et de le réassembler en cas de besoin.

 

Modèle numérique d’Alejandro Garcia

Avec une version modifiée du design de Garcia, McNeal a été sélectionné parmi les 20 gagnants du défi logistique. En février 2017, le Corps des Marines s’est associé au programme de résidence Pier 9 d’Autodesk. À la fin de la période en juin, McNeal disposait d’un nouveau prototype de drone imprimé en 3D, surnommé « Scout », qu’il envoya avec les fichiers à ses camarades soldats pour commentaires, tests et améliorations.

 

 

Intérieur du drone Nomad : Impression FDM

«L’ensemble complet coûte 615 $», déclare McNeal. «Si maintenant une partie d’aile se casse cela revient à 8 $ au lieu de 8 000 $ pour la changer, c’est nettement plus intéressant pour nous maintenant.. « 
Le Scout utilise un contrôleur de vol et un logiciel de navigation open source. Pour l’instant, sa seule charge utile est une caméra. Comparé à un drone comme le Raven, il s’agit d’un appareil plus limité, sa portée est actuellement inférieure à trois kilomètres et bien qu’il puisse voler à une vitesse pouvant atteindre 50 km/h, il ne peut le faire qu’entre 12 et 20 minutes. Il manque un laser pour marquer les cibles et pour le moment la caméra qu’il utilise ne peut pas être infrarouge. Néanmoins, il répond à l’exigence la plus importante, il coûte moins de 1 000 dollars et peut faire un repérage de la prochaine colline pour les soldats qui en ont besoin.
Ce drone bon marché et facile à remplacer permet aux soldats de l’emmener plus facilement en patrouille. Ce qui est un réel avantage, car l’achat d’un drone existant dans le commerce n’est plus une option. Au début du mois d’août, l’armée a interdit l’utilisation de drones DJI, invoquant les vulnérabilités et les risques de cybersécurité des populaires quadricoptères de fabrication chinoise. Pour construire son drone bon marché, McNeal s’est tourné vers des pièces immédiatement disponibles dans le commerce, ce qui permet de réduire les coûts, mais peut comporter les mêmes risques.
«Nous n’avons pas de réponse parfaite, il n’y en n’aura pas avant un moment», a déclaré le capitaine Christopher Wood, directeur de l’innovation de NexLog. «La technologie dans le monde des drones évolue si rapidement qu’il est difficile de prédire quoi que ce soit. Nous devons connaitre le risque que nous acceptons avec les technologies que nous utilisons. « 

 

Basé sur le design modulaire « Nomad », le « Scout » est composé de petites pièces imprimées conçues pour être faciles à assembler en quelques minutes.
Source : Autodesk

Avec sa courte portée et ses commandes basiques, les risques avec le Scout pourraient être suffisamment minimes pour passer de la conception d’un prototype imprimé en 3D à un engin manufacturé, mais capable de voler avec des pièces de rechange imprimées rapidement. Cela contribuerait grandement à concrétiser la vision du commandant du Corps des Marines, Neller,  «un drone dans chaque escouade» serait réalisable pour une fraction du coût des conceptions existantes.
«Essayer quelque chose de nouveau, comme cette approche participative, l’impression 3D et les technologies des petits drones, ce n’est pas que ces technologies nous effraient, dit Wood, c’est que cela nécessite de repenser nos processus de développement en place depuis longtemps, cela est peu confortable. « 
Au-delà du Scout de McNeal, le Corps des Marines a mis en place trois laboratoires permanents, l’un à 29 Palms un autre à Camp Pendleton en Californie, et un dernier à Quantico en Virginie. De plus, le bureau de Wood envoie un peu partout dans le pays un « Maker Lab » mobile qui forme jusqu’à huit soldats à la fois, allant du soudage à l’impression 3D, en passant par le développement électronique, le Raspberry Pi et l’ Arduino. Si le Corps des Marines ne sait pas encore s’il souhaite une imprimante 3D au niveau d’un bataillon ou d’une unité, il met en place les bases pour intégrer les outils de manière plus générale dans le futur.
Selon Wood, il y aurait en tout 40 unités différentes du Corps des Marines, comme des unités de maintenance, de renseignement, d’infanterie, d’opérations spéciales et même un bataillon de chars utilisant des imprimantes 3D de manière assez courante. Avec les outils en main, les Marines conçoivent et impriment eux-mêmes les pièces dont ils ont besoin, qu’il s’agisse d’une commandes radio améliorées, de pièces de drones manquantes ou d’outils d’entraînement, leur permettant d’exécuter au mieux les tâches qui leur ont été confiées.

Source:

Popular Science : Note: Le contenu à pu être édité pour le style et la longueur.

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