Des tubes pliables ultra-résistants ouvrent de nouvelles perspectives en ingénierie

L’innovation en matière de structures déployables transforme les possibilités dans de nombreux domaines, de l’ingénierie à l’exploration spatiale. Une équipe de chercheurs australiens a développé un système tubulaire novateur, alliant légèreté, robustesse et facilité de transport.

Un système tubulaire inspiré de l’origami et du bambou

Des ingénieurs de l’Université RMIT ont conçu un système structurel tubulaire innovant pouvant être plié à plat pour faciliter son transport et se déployer en matériaux de construction solides. L’innovation s’appuie sur un mécanisme d’auto-verrouillage inspiré de l’origami à plis courbes, une technique utilisant des lignes de pliage courbes dans le pliage du papier.

Les principaux chercheurs, le Dr Jeff (Ting-Uei) Lee et le professeur distingué Mike (Yi Min) Xie, ont expliqué que la conception du tube a été inspirée par le bambou, dont les structures internes fournissent un renforcement naturel. Selon le Dr Lee, de l’École d’ingénierie de RMIT : « Ce système d’auto-verrouillage résulte d’une conception géométrique intelligente« .

La robustesse du système a été démontrée par le Dr Lee, qui a ajouté : « Notre invention convient à une utilisation à grande échelle – un panneau, pesant seulement 1,3 kg, composé de plusieurs tubes peut facilement supporter une personne de 75 kg« .

Applications multiples et avantages significatifs

Les tubes pliables sont déjà largement utilisés dans les applications d’ingénierie et scientifiques, notamment dans les dispositifs biomédicaux, les structures aérospatiales, la robotique et la construction civile, y compris les bâtiments démontables utilisés dans les efforts de récupération après une catastrophe.

Le nouveau système rend l’assemblage de ces tubes plus rapide et plus facile, avec la capacité de se transformer automatiquement en un état solide et auto-verrouillé. Le professeur Xie a souligné : « Notre recherche élargit non seulement les possibilités pour des conceptions structurelles innovantes et multifonctionnelles, mais elle peut également améliorer considérablement les systèmes déployables existants« .

Le Dr Lee a illustré l’application potentielle dans le domaine spatial. Il a déclaré : « Lorsque la NASA déploie des panneaux solaires, par exemple, les mâts utilisés sont des tubes qui ont été pliés à plat avant d’être déployés dans l’espace. Ces tubes sont creux, ils pourraient donc potentiellement se déformer sous certaines forces dans l’espace. Avec notre nouvelle conception, ces mâts pourraient constituer une structure plus solide« .

Une innovation contrôlée par algorithme

La recherche a été publiée dans la prestigieuse revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). D’autres contributeurs à ce travail incluent les Drs Hongjia Lu, Jiaming Ma et Ngoc San Ha de l’École d’ingénierie de RMIT et le professeur associé Joseph Gattas de l’Université du Queensland.

Le professeur Xie a expliqué que leur algorithme intelligent permettait de contrôler le comportement de la structure sous l’effet de forces en modifiant l’orientation des tubes. Il a ajouté : « Grâce à notre innovation inspirée de l’origami, les tubes pliables sont non seulement faciles à transporter, mais ils deviennent également suffisamment solides pour résister aux forces externes lors de leur utilisation« .

Un autre avantage majeur a été mis en avant par le professeur Xie : « Le tube est également auto-verrouillant, ce qui signifie que sa forme solide est solidement verrouillée en place sans nécessiter de mécanismes supplémentaires ou d’intervention humaine« .

Perspectives futures et développements en cours

L’équipe poursuivra l’amélioration de la conception et explorera de nouvelles possibilités de développement. Le Dr Lee a détaillé les prochaines étapes : « Nous visons à étendre la fonction d’auto-verrouillage à différentes formes de tubes et à tester les performances des tubes sous diverses forces, telles que la flexion et la torsion. Nous explorons également de nouveaux matériaux et méthodes de fabrication pour créer des tubes plus petits et plus précis« .

Les chercheurs développent des tubes capables de se déployer d’eux-mêmes pour diverses applications sans nécessiter beaucoup d’effort manuel. Le professeur Xie a conclu : « Nous prévoyons d’améliorer notre algorithme intelligent pour rendre les tubes encore plus adaptables et efficaces dans différentes situations réelles« .

Légende illustration : Un tube en position autobloquante. Crédit : Will Wright, RMIT

L’étude intitulée « Self-locking and stiffening deployable tubular structures » a été publiée dans la revue PNAS (DOI: 10.1073/pnas.2409062121).