COMPASS MAGAZINE #14
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TOUT EST DANS LE PLI L’origami, pratique séculaire, permet de résoudre certains défis techniques modernes

L’art antique de l’origami est bien plus qu’un simple jeu d’enfants. Ses principes sont utilisés pour répondre à de nombreuses problématiques d’ingénierie actuelles, telles que déployer un panneau solaire spatial de la taille d’un court de tennis ou réduire le gaspillage du dentifrice dans son tube.

L’origami est réputé pour être un passe-temps, une manière de plier du papier pour créer des objets sans valeur autre qu’esthétique. Mais Manu Prakash, maître de conférences en bioingénierie à l’Université de Stanford, en Californie, utilise cette forme d’art pour créer une invention qui pourrait bien sauver des millions de vies. Le fruit de son travail est le Foldscope, un puissant microscope pouvant détecter les maladies transmises par le sang, telles que le paludisme et la maladie du sommeil. Assemblé à partir d’une simple feuille de papier, son coût de revient de 50 cents américains pourrait bien révolutionner les soins de santé dans les pays en développement.

« L’origami se prête parfaitement au Foldscope », déclare M. Prakash. « Il permet une production à plat, qui facilite la fabrication à bas coûts. »

M. Prakash n’est pas le seul à utiliser l’origami pour relever des défis complexes. Joe Gattas, ingénieur civil et maître de conférences à l’Université du Queensland en Australie, s’est lui aussi servi de l’origami pour définir son concept de « Plate House », un système structurel en forme de coque repliée qui, à l’avenir, pourrait être utilisé par le Haut Commissariat des Nations unies pour les réfugiés (UNHCR), afin d’héberger les populations déplacées.

Outre une isolation thermique, l’origami offre une résistance structurelle naturelle et peut être assemblé sans outils ni pièces de raccordement. Kristina Wissling, artiste spécialisée dans l’origami basée en Allemagne, affirme que cette technique de pliage confère des propriétés uniques à la construction. « Le pliage permet d’obtenir une plus grande rigidité pour une dépense de matière minimale », explique-t-elle. « Ces principes peuvent également s’appliquer à la conception de panneaux sandwich légers pour le fuselage d’avions. »

LA CROISÉE DE L’ART ET DE L’INGÉNIERIE

Si ces inventions sont impressionnantes, elles ne représentent qu’une partie infime de la manière dont les principes de l’origami accélèrent le processus d’ingénierie. « Unique et efficace, l’ingénierie de l’origami offre un plus large éventail d’opportunités que les techniques de fabrication conventionnelles », affirme K. Wissling.Robert Lang a abandonné sa carrière de physicien et mathématicien au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, en Californie, pour se consacrer entièrement à des projets d’ingénierie s’inspirant de l’origami. Il collabore aujourd’hui avec Brian Trease, un ingénieur mécanicien du JPL, pour créer un panneau solaire qui pourrait alimenter les prochaines missions spatiales. « Les panneaux solaires fixés sur la Station spatiale internationale fournissent actuellement près de 84 kWh d’énergie », affirme B. Trease. « Ce processus d’installation a toutefois nécessité un certain nombre de sorties et de lancements spatiaux, soit un investissement financier et humain colossal. »

« L’INGÉNIERIE N’EST PAS QU’UNE QUESTION D’ÉQUATIONS, MAIS AUSSI D’IMAGINATION. ET L’ORIGAMI NOURRIT L’IMAGINATION. »

STAVROS GEORGAKOPOULOS MAÎTRE DE CONFÉRENCES, DÉPARTEMENT D’INGÉNIERIE ÉLECTRIQUE ET INFORMATIQUE, UNIVERSITÉ INTERNATIONALE DE FLORIDE

Telle une fleur, le prototype de B. Trease se déploie sur 2,7 mètres, offrant une surface plane et circulaire équivalente à trois courts de tennis. « L’utilisation du pliage en origami est certes une manière originale de concevoir des objets, mais cela fonctionne à merveille », précise-t-il. « Grâce à ce système, nous pourrions doubler l’alimentation actuelle de la station spatiale, mais avec un seul lanceur et un seul déploiement de panneau. »

SUCCÈS CROISSANT

L’extensibilité de l’origami convient à un large éventail de secteurs. Stavros Georgakopoulos, maître de conférences au département d’Ingénierie électrique et informatique à l’Université internationale de Floride à Miami, a obtenu une bourse de US$2 millions de la Fondation nationale pour la Science afin de créer une antenne en origami. « Les antennes traditionnelles sont grandes et souvent peu adaptées au transport », déclare-t-il. « Le problème est résolu grâce aux antennes origami. Les applications commerciales pourrait inclure des équipements de communication comme les téléphones par satellite, ainsi que les capteurs sans fil, les capteurs de contrôle de santé, les équipements médicaux portables et plus encore. »

Parallèlement, un binôme anglo-japonais issu du département des Sciences de l’ingénierie à l’Université d’Oxford au Royaume-Uni – Zhong You (professeur de science de l’ingénierie à l’Université d’Oxford) et Kaori Kuribayashi- Shigetomi (aujourd’hui maître de conférences et chargée de projet à l’École des Sciences de la santé de l’Université d’Hokkaido au Japon), a eu recours à l’origami pour créer un prototype de stent cardiaque rétractable à seulement 12 mm. Fabriqué en bioplastique, le stent peut être introduit dans un vaisseau sanguin, mis en place dans l’artère obstruée, puis ouvert à 23 mm pour maintenir l’artère ouverte et rétablir le flux sanguin. L’équipe a également élaboré une technique appelée « origami des cellules » utilisant le pliage pour créer des microstructures en 3D chargées de cellules qui permettent de fabriquer des tissus artificiels dans des formes creuses pour créer des dispositifs médicaux biohybrides tels que des stents et des greffes à partir de cellules humaines.

« UNIQUE ET EFFICACE, L’INGÉNIERIE DE L’ORIGAMI OFFRE UN PLUS LARGE ÉVENTAIL D’OPPORTUNITÉS QUE LES TECHNIQUES DE FABRICATION CONVENTIONNELLES. »

KRISTINA WISSLING ARTISTE EN ORIGAMI

APPLICATIONS AUTOMOBILES

Z. You examine aussi comment les propriétés d’absorption d’énergie de l’origami peuvent s’appliquer à l’industrie automobile. « Mes recherches ont démontré que de nombreuses structures fondées sur l’origami offraient de plus grandes capacités d’absorption d’énergie», déclare-t-il. « J’ai conçu une “crash-box” pour automobiles qui, en cas de collision, peut absorber 50% d’énergie en plus par rapport aux modèles existants. »
En collaboration avec EASi Engineering, un groupe d’ingénierie basé à Hanovre, en Allemagne, R. Lang applique les principes de l’origami à l’industrie automobile pour simuler de manière plus précise le déploiement d’un airbag. « EASi souhaitait savoir dans quel sens iraient les repères de pliage si nous aplatissions un airbag quelconque », explique-t-il. « Je leur ai montré un algorithme qui identifie les repères de pliage. » La technique permet aux constructeurs d’effectuer moins de crash-tests avec airbags, permettant ainsi un gain de temps et d’argent considérable.

IMPACTING OUR EVERYDAY LIVES

L’ingénierie de l’origami s’est rapidement immiscée dans notre vie quotidienne. En témoignent la poussette auto-pliante développée par l’entreprise 4moms de Pittsburgh, en Pennsylvanie (USA), ou l’ampoule LED à la plus faible consommation d’énergie au monde conçue par Nanoleaf, groupe basé à Hong Kong, qui utilise du silicone pliable à la place du verre.
Make, cabinet d’architectes basé à Londres, a conçu un kiosque en origami, dont deux ont été installés dans le quartier d’affaires londonien de Canary Wharf. Compacte et rectangulaire lorsqu’elle est fermée, la structure se déploie à l’ouverture en suivant les plis des panneaux d’aluminium. Le kiosque s’étire et se rétracte alors comme un accordéon.
Nicole Pannuzzo, 22 ans, est étudiante en design et architecture d’intérieur à l’Université d’État d’Arizona à Phoenix (USA). En s’inspirant de l’origami, elle a imaginé un nouveau tube de dentifrice dont le packaging permettrait de gaspiller moins de pâte.

L’AVENIR DES PLIS

Le large éventail d’applications prédit un avenir prometteur à l’ingénierie de l’origami. « Je suis convaincu que, dans un futur proche, les méthodes d’origami rejoindront les nouvelles technologies, comme l’impression 3D, dans la boîte à outils du designer », avance R. Lang.
« L’ingénierie de l’origami est un domaine récent et passionnant qui, je le crois, évoluera rapidement dans les années à venir, surtout depuis qu’elle fait l’objet de nombreux financements et recherches », conclut Z. You. « Les fabricants et ingénieurs réalisent l’ampleur de son potentiel. Je m’attends à voir d’autres structures et matériaux innovants dans les années à venir. »

by Lindsay James Back to top