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Une structure artificielle pliable inspirée des ailes du perce-oreille

Une structure artificielle pliable inspirée des ailes du perce-oreille

© ETH Zurich

Grâce à une simulation informatique, des scientifiques ont percé le secret...du perce-oreille, et de la structure bistable de ses ailes. Transférés à une imprimante 3D, leurs résultats ont permis de fabriquer une pince qui se replie sur elle-même pour attraper des objets sans système d’actionnement extérieur.

L’homme n’a pas l’apanage de l’origami. Le perce-oreille y excelle ! Les ailes déployées de l’insecte ont une surface dix fois supérieure à celle de ses ailes repliées. Autre particularité : ses ailes ont une structure bistable. Bloquées en position ouverte, elles restent rigides sans muscle pour les stabiliser. Une simple perturbation de cet équilibre déclenche le repli des ailes sur elles-mêmes sans aucun actionnement musculaire. Pour comprendre leurs particularités, des chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich et de l’Université Purdue ont simulé par ordinateur le fonctionnement de ces structures naturelles.

Les résultats ont montré que les ailes du perce-oreille ne respectent pas le principe de l’origami classique. En effet, de simples plis rigides et droits avec une somme angulaire de 360° aux intersections ne permettraient à l’animal de replier ses ailes qu’à un tiers de leur surface. Le perce-oreille repousse cette limite grâce aux articulations de ses ailes qui sont composées d’un biopolymère élastique, la résiline. Cette molécule permet aux articulations de fonctionner à la fois comme un ressort en extension et en rotation, et donc aux ailes de se replier de façon élastique. 

Un biopolymère élastique dans les articulations 

Les chercheurs ont transféré ces résultats de simulation dans une imprimante 3D multimatériaux pour fabriquer un objet composé de quatre plaques de plastique rigides connectées entre elles par des charnières élastiques. En s'inspirant de ce principe, ils ont ensuite imprimé une pince capable de se replier pour saisir des objets sans système d’actionnement extérieur. Pour le moment, ces objets ne sont que des prototypes. Mais ils pourraient être utilisés à grande échelle pour développer des dispositifs électroniques pliables.

Dans l’industrie spatiale, ils permettraient des économies de place, de poids et d’énergie considérables. Transportées dans de petits volumes, les ailes solaires des satellites ou les sondes spatiales seraient ensuite déployées sur place. Plus proches de nous, ces structures artificielles pourraient aussi se retrouver dans des tentes, des cartes routières, des emballages ou tout autre objet volumineux souvent bien trop compliqué à plier...

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