Cet humain

Dec 23, 2023

Max G. Lévy

Par une belle journée d'avril, sur la pelouse de l'université de Harvard, David Melancon est sorti d'une tente en plastique blanc avec une table. Ensuite un autre. Il effectue ensuite quelques déplacements pour produire 14 chaises. Puis un vélo, suivi d'une pompe à vélo jaune. Finalement, il a réalisé un grand Shop-Vac orange. Melançon, doctorant en mathématiques appliquées, a alors fermé derrière lui la porte de fortune de la tente. C'est ce que son équipe a surnommé leur démonstration de « voiture de clown » : la preuve qu'un grand nombre d'objets pouvaient tenir à l'intérieur d'une tente qui, quelques instants auparavant, était une pile plate de plastique de la taille d'un matelas double, puis gonflée. dans un abri inspiré de l'origami.

Les scientifiques réfléchissent à l’origami. L’ancienne pratique consistant à plier du papier plat pour en faire un objet d’art gratte une démangeaison fondamentale de créer quelque chose à partir de presque rien. Pour les constructeurs inventifs d’aujourd’hui, l’origami consiste moins à des cygnes en papier qu’à installer des structures utiles dans des espaces minuscules. Et selon la pyramide de Maslow qui établit la hiérarchie des besoins, peu de choses sont plus utiles qu'un abri. (Vous ne devriez probablement pas manger ou boire la création d'origami d'un ingénieur.)

« Il existe un certain nombre de situations – des situations d'urgence, par exemple – où vous avez besoin d'une structure », explique Katia Bertoldi, conseillère de Melancon et professeur de mécanique appliquée à Harvard. Par exemple, les personnes déplacées à la suite de catastrophes naturelles ont besoin d’abris immédiats. « Je peux construire un hangar, et puis il est là. Mais ensuite, si je dois déménager, soit je le démonte, soit je déplace cet énorme volume. C'est très peu pratique », poursuit-elle. Réduire ce volume avec des structures d'origami « déployables » – qui se déploient de petits volumes mobiles en volumes utiles plus grands – résout ce problème.

Comment déployer facilement un abri d’urgence ? Imaginez gonfler un ballon plié pour déployer une forme 3D cachée. C'est une astuce élégante, mais un ballon ne conserve pas sa forme lorsque vous supprimez la pression de l'air. Un origami autonome doit être bistable. Le mot est souvent utilisé en électronique et en informatique pour décrire un circuit à deux états stables, mais dans la conception mécanique, il signifie essentiellement que la structure doit être robuste à la fois lorsqu'elle est emballée à plat et lorsqu'elle est déployée. Il devrait conserver sa forme une fois plié et le rester lorsqu'il est déplié sans sceller l'air. L'origami gonflable et l'origami bistable existent, dit Bertoldi, "mais ils n'ont jamais été combinés en un seul concept".

Au cours des trois dernières années, l'équipe de Bertoldi a déconstruit les obstacles de base en matière de géométrie, de physique et d'ingénierie structurelle pour concrétiser ce concept. Et mercredi dernier dans la revue Nature, ils ont présenté une collection inédite d'origami gonflables bistables. Pliés à partir de carton ou de feuilles de plastique ondulées, les pièces se mettent en place sous la pression d'une pompe à air et tiennent bien sans elle. Certains exemples sont de la taille d’un bijou et ressemblent à des étoiles ou à des biscuits de fortune triangulaires. D’autres sont beaucoup plus grands, comme des arcs à taille humaine. L'un d'entre eux se démarque : un abri de 8 pieds de haut avec un plancher octogonal de 8 pieds de large et une porte dépliée à partir d'un seul matériau.

Gonflage d'un petit prototype de structure origami bistable.

Les experts affirment que cette étape de la théorie à la structure est une idée prometteuse pour loger les personnes sur les sites de catastrophes naturelles. «C'est un travail passionnant», déclare Joseph Choma, professeur agrégé d'architecture et fondateur du Design Topology Lab de l'Université de Clemson. Choma, un expert en structures et matériaux pliables qui n'a pas participé au projet de Bertoldi, affirme que le monde a besoin d'une architecture de secours en cas de catastrophe plus intelligente, « en particulier celles qui peuvent être emballées à plat, déployées, puis à nouveau emballées à plat ».

« Bien souvent, poursuit-il, ces choses sont construites, mais elles sont ensuite laissées pour compte ou détruites. »

«C'est un excellent pont entre la mécanique de l'origami - sa géométrie - et l'obtention d'une structure à grande échelle. C'est assez rare », explique Ann Sychterz, professeur adjoint de génie civil à l'Université de l'Illinois-Urbana Champaign, qui n'a pas participé à l'étude. Sychterz se spécialise dans la conception d'abris déployables. «Pour concrétiser réellement ce travail, ce sont les types d'étapes nécessaires», dit-elle.