04 décembre 2016 | La Revue POLYTECHNIQUE 12/2016 | Ingénierie

Former des objets en 3D à partir de matériaux inextensibles

Des chercheurs de l’EPFL ont mis au point un algorithme qui permet de réaliser des objets complexes en découpant des trous dans des feuilles de matériaux difficiles à étirer, comme le métal, le plastique ou le cuir. Ce procédé, qui permet au matériau de s’étirer dans toutes les directions, devrait intéresser de nombreux domaines.

Fabriquer un masque ou une chaussure avec des feuilles de matériaux inextensibles: c’est ce qu’ont réalisé des chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en collaboration avec l’université Carnegie Mellon et l’université de Hull. Le procédé consiste à cribler le matériau de trous réguliers pour lui permettre de se déformer différemment et de créer des formes 3D complexes. Ce procédé, qui permet au matériau de s’étirer dans toutes les directions, devrait intéresser de nombreux domaines, de la microtechnique à la bio-ingénierie, en passant par la mode ou l’architecture.

Jusqu’ici, seuls des objets très simples ont pu être réalisés.

L’algorithme développé par la chercheuse de l’EPFL Mina Konakovic et ses collaborateurs ouvre aujourd’hui la possibilité de créer des formes beaucoup plus complexes à partir de matériaux flexibles, mais difficiles à étirer, tels que le plastique ou le métal. Concrètement, la découpe de formes géométriques régulières dans le matériau est la clé qui permet de changer ses propriétés et de le transformer en matériau dit auxétique (qui peut s’étirer dans deux dimensions à la fois).

De l’architecture à l’ingénierie spatiale

L’algorithme développé par les chercheurs permet de définir précisément l’emplacement des découpes et la forme de la pièce, grâce à une simulation informatique, ce qui permet d’imaginer des applications très diverses. «Nous pourrions, par exemple, scanner une personne et créer un vêtement exactement à sa taille et aux coutures invisibles, à partir d’une pièce de cuir», explique Mark Pauly, responsable du Laboratoire d’informatique graphique et géométrique de l’EPFL. Jusqu’ici, les chercheurs ont testé leur algorithme en fabriquant une chaussure à talon, des masques, ou encore des sculptures.

De par la simplicité de sa mise en œuvre, le procédé pourrait être exploité dans des domaines allant du très petit (microélectronique) jusqu’à de très grandes structures, comme des façades d’immeubles, par exemple. Les chercheurs vont désormais étudier les possibilités offertes en variant les découpes, plutôt qu’en utilisant un schéma régulier. «Ce sera beaucoup plus complexe, mais devrait donner lieu à des applications très intéressantes», conclut Mark Pauly.

Ce travail a été présenté lors de la conférence SIGGRAPH (International Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques) qui s’est tenue du 24 au 28 juillet à Anaheim (Californie). Une vidéo est disponible sous http://go.epfl.ch/3dshapes

Mark Pauly

Laboratoire d’informatique graphique et géométrique

EPFL

https://people.epfl.ch/mark.pauly