L’origami et l’impression 3D fusionnent pour créer des structures complexes d’une seule pièce (Georgia Institute of Technology)

18 janvier 2019 Par 0 Commentaire

Gros plan d’une structure en origami imprimée en 3D avec la technologie DLP (Digital Light Processing).
Credit: Christopher Moore, Georgia Tech

En fusionnant l’art ancien de l’origami et la technologie du 21e siècle, les chercheurs ont créé une approche en une seule étape pour la fabrication de structures d’origami complexes, dont la légèreté, l’évolutivité et la puissance pourraient trouver des applications dans tous les domaines, des dispositifs biomédicaux aux équipements utilisés pour l’exploration spatiale. Jusqu’à présent, la fabrication de telles structures comportait plusieurs étapes, plus d’un matériau et un assemblage à partir de pièces plus petites.

 

« Ce que nous avons ici, c’est la preuve de concept d’un système intégré pour la fabrication d’origami complexe. Il y a des applications potentielles énormes », a déclaré Glaucio H. Paulino, professeur à l’école de génie civil et environnemental du Georgia Institute of Technology. Chef de file dans le domaine en plein essor de l’ingénierie en origami, en utilisant les principes de l’origami, des mathématiques et de la géométrie pour créer des objets utiles.
Les chercheurs ont utilisé l’impression 3D appelé DLP (Digital Light Processing) pour créer des structures d’origami révolutionnaires, capables non seulement de supporter un poids important, mais pouvant également être pliées et repliées à plusieurs reprises, dans une action similaire à un soufflet d’accordéon. Lorsque Paulino a signalé pour la première fois ces structures, ou « tubes à fermeture à glissière », en 2015, elles étaient en papier et devaient être collées. Dans les travaux actuels, les tubes à fermeture à glissière – et leurs structures complexes – sont composés d’un seul plastique (un polymère) et ne nécessitent pas d’assemblage.

 

Une technologie émergente.

Il existe de nombreuses technologies d’impression 3D. Le dépôt de filament (FDM), le plus connu, existe depuis plus d’une vingtaine d’années. Mais jusqu’à présent, il était difficile de créer des structures imprimées en 3D avec les caractéristiques creuses complexes associées à un origami complexe, car il est difficile de supprimer les supports nécessaires à l’impression de ces structures. En outre, contrairement au papier, les matériaux imprimés en 3D ne pouvaient pas être pliés plusieurs fois sans se déchirer.

 

DLP et ingénierie créative.

La technologie DLP existe dans les laboratoires depuis un certain temps, mais sa commercialisation n’a commencé que depuis environ cinq ans. Contrairement aux autres techniques d’impression 3D, cette technologie d’impression 3D crée des structures en imprimant des couches successives d’une résine liquide qui est ensuite durcie à la lumière ultraviolette.
Pour les travaux en cours, les chercheurs ont d’abord mis au point une nouvelle résine qui, une fois durcie, est très résistante. « Nous voulions un matériau non seulement doux, mais pouvant également être plié des centaines de fois sans se déchirer », a déclaré H. Jerry Qi, professeur à la Georgia Tech’s George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. La résine, à son tour, est la clé d’un élément tout aussi important du travail: de minuscules charnières. Ces charnières, situées le long des plis où la structure de l’origami se plie, permettent le pliage car elles sont constituées d’une couche de résine plus fine que celle des panneaux plus larges. (Les panneaux constituent la majeure partie de la structure.)
La nouvelle résine et les charnières ont bien fonctionné ensemble. L’équipe a utilisé la technologie DLP pour créer plusieurs structures d’origami allant des cellules d’origami individuelles composant les tubes à fermeture à glissière à un pont complexe composé de nombreux tubes à fermeture à glissière. Tous ont été soumis à des tests montrant qu’ils étaient non seulement capables de supporter environ 100 fois le poids de la structure, mais pouvaient également être pliés et dépliés à plusieurs reprises sans se rompre. « J’ai un objet que j’ai imprimé il y a environ six mois et que j’utilise tout le temps pour les démonstrations et il est toujours en bon état », a déclaré le professeur Qi.

 

Et après?

Et après? Entre autre, le professeur Qi s’efforce de rendre l’impression encore plus facile tout en explorant des moyens d’imprimer des supports dotés de propriétés différentes. Pendant ce temps, l’équipe du professeur Paulino a récemment créé un nouveau motif digital d’origami mais dont il a été incapable de le réaliser physiquement car trop complexe. « Je pense que le nouveau système pourrait lui donner vie », a-t-il déclaré.

Source:

Georgia Institute of Technology. Note: Le contenu à pu être édité pour le style et la longueur.

 

 

 

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