Escalier et exploitation de bilames et de meta-materiaux

Pauline Cormault 4ème année, Design graphique et multimedia, ENSAD
Agathe lhérondelle 3ème année, Cycle Pluridisciplinaire d’Etudes Supérieures, PSL
Leon Grillet 1ème année, master Énergie, PSL
Hanaé Bradshaw, 1ère année de Master en sciences et génie des matériaux, PSL

Prise de contacts avec des matériaux activables. Nous avons experimenter au contact de matériaux formé de bilames et de méta-matériaux pour créer des objets :

Tissu intelligent et bilame :

Vos bonnets de bain ne tiennent pas sur la tête ? les bilames sont une solution !

Nous avons pensé un tissus intelligent, hydrosensible, pouvant se resserrer et s’adapter à nos formes, au contact de l’eau ou d’une forte humidité. Comment ? En utilisant un matériau bilames, formé de deux couches qui réagissent différemment à l’humidité.

Pour ce projet, nous avons réalisé des maquettes avec des bandes de bicouches papier calque – plastique transparent adhésif, tissées. Le papier calque absorbe l’humidité et va donc se dilater, augmenté de volume, au contact de celle-ci, tandis que le plastique reste inchangé, car hydrophobe:

Les bandes ont été tissées de façon à ce que sur une face du tissu, nous ayons une direction de bande qui montre son côté ‘calqué’ et l’autre, son côté ‘plastifié’. Cela permet au produit de gagner en résistance et de se courber en ses extrémités, avec l’humidité.

Cette approche innovante pourrait être utilisée dans bien d’autres secteurs que le textil.

Pour illustrer plus simplement le principe des bilames, totalement réversible, et pour le plaisir de nos yeux, nous avons également tenté de reconstituer une sphère à partir d’un patron étoilé, de la même bicouche papier calque – plastique adhésif, vaporisé avec de de l’eau:

 

 

 

 

 

Après l’étude des métamatériaux, on a réalisé un origami en relief qui s’accorlerait à ce réseau de bilames et pourrait donner une texture à notre bonnet de bain. On pourrait alors modifier l’ergonomie du bonnet selon la forme la tête de son utilisateur et ainsi optimiser sa nage. (Par exemple  grâce à des fuselages)

 

 

Des parapluie sur les lampadaires

Il pleut, si seulement vous aviez votre parapluie… ou pas ! Nous avons en effet imaginé des structures ‘bilamées’ hydrosensibles, se déployant au contact de l’eau de pluie et pouvant se replier en environnement sec.

 

Ce projet a été pensé pour une application direct au paysage urbain: sur des lampadaires:

 

 

Les parapluie sont fait de plastique transparents adhésif, matériau hydrophobe, et sont pliés en leur centre. Des bandes de papier calque, matériau se dilatant avec l’eau, ont été posées perpendiculairement à ces pliures, pour ‘déplier’ la structure lorsqu’il pleut, et la plier de nouveau par temps sec. C’est le prince des bilames, que nous expliquons dans notre projet: Un tissus intelligent.

 

Marcheurs

 

Nous avons créé plusieurs types de marcheur ( des objets capable de se déplacer par la simple activation du matériaux ). Le premier était constitué d’une feuille bilames à double couche de calque et une couche de plastique résistant. A ces couches était imposé une pliure pour rendre l’objet asymétrique. A l’arrière de l’objet une pointe de scotch orienté de tel manière que la queue de l’objet se fixe au sol lorsque l’objet se cambre. Ainsi l’objet est forcé de se déplacer dans la direction de la déformation au lieu de revenir à sa place d’origine.

One remarque aussi que l’objet se déplace mieux sur des supports plastiques.

 

On a realisé un marcheur en accordéon avec des plis de différentes tailles. En effet, cette différence de taille de pli permet, lors de l’humidification du calque, une différence de temps dans la rétraction de celui-ci ce qui permet donc une rétraction globale vers l’avant et donc après séchage un mouvement uniquement vers l’avant. On y a ajouté des petites cales qui facilitent des mouvements vers l’avant et qui freinent les possibles reculées.

 

Des escaliers joueurs

 

Première version : bilames

 

Nous avons tout d’abord imaginé système hydraulique permettant l’optimisation de l’espace habitable d’une maison. En effet, l’utilisation des averses de pluies soit grâce à une citerne soit par captation directe de l’humidité permet d’actionner plusieurs mécanismes constitués de bilames répondants à l’humidité dans notre maison écologique. Tout d’abord, une averse pourrait grâce à des bilames réagissant à l’eau activer la descente de gouttières sur le toit et ainsi récolter de l’eau pour la citerne de la maison. De plus, on pourrait développer un système de sécurité des fenêtres : une fenêtre accidentellement laissée ouverte pourrait se refermer automatiquement à la moindre averse!

 

Enfin, nous avons réfléchi à la modélisation d’un escalier pouvant se rétracter et ainsi se mettre en colonne pour former une étagère, faire de la place dans la pièce à vivre et ainsi laisser plus facilement passer la lumière naturelle à travers celle-ci.

La structure centrale de l’escalier en colimaçon renferme des canalisations où passe l’eau de la citerne lorsque le système est activé. Cette eau passe alors contre les extrémités des bilames enroulées sous l’escalier, ce qui a pour effet de les faire gondoler et se dérouler et donc pousser les marches. Des longueurs de bilames différentes pour chacune des marches permet une distance parcourue différente lors de l’activation et donc, à partir de la disposition en étagère, se constituer un escalier en colimaçon.

Malheureusement, les frottements du fil de fer reliant la marche à la colonne inhibait l’action de poussée de la bilame en calque. On doit donc trouver un matériau plus lisse qui réduirait les frottements mais également un matériau pour les bilames qui serait plus épais et aurait donc une plus grande action sur les marches.

 

 

Deuxième version : métamatériaux

 

Pourquoi descendre une marche quand celle-ci peut vous descendre et même vous faire changer de direction ? C’est ce que nous avons construit à partir d’origami papier.

Le papier, matériaux 2D fragile, a été ici transformé en métamatériaux cubiques 3D, pliées spécifiquement pour lui ajouter de la souplesse et de la mobilité pour des directions précises. Ce stop-motion permet de bien comprendre ce projet:

Il est cependant difficile avec du papier de reconstituer les marches ‘non pliées’ de départ. Nous pourrions pour cela, utiliser le principe des bilames hydrosensible, pour ‘gonfler’ à nouveau ces structures, avec l’humidité ou une arrivée d’eau.

 

Une balance sans piles

 

Un cube de papier 3D peut supporter bien plus de poid qu’une feuille 2D. En ajoutant à ce dernier des pliures permettant une déformation spécifique, cela rendrait le cube encore plus résistant !

 

À partir d’unités de cubes résistants, nous avons alors créé une balance qui se déforme différemment en fonction du poid posé dessu. Nous pouvons alors déterminer des tailles de déformations de référence pour ensuite peser n’importe quels objets:

 

 

On remarque que le matériau obtenue est capable d’adapter sa déformation à la forme et à la masse des objets. On pourrais donc imaginer des application pour créer du mobilier nouveau qui s’adapterait à l’utilisateur. ( lits , chaises, etc. )

Agathe, Pauline, Léon & Hanaé.

 

Un réseau de cubes modelable

The Ron Resch Paper and Stick Film from Sheet on Vimeo.

Nous avons ensuite imaginé, à partir des travaux de Ron Resch, une structure ordonnée de cubes totalement mobile qui permet à la fois d’avoir un grand volume très léger, car espacé mais capable de se compacter en ne laissant aucun espace entre les cubes. On peut alors imaginer des structures totalements différentes avec un même module, ce qui permettrait de fabriquer des meubles totalement adaptables à la situation. Le maillage réalisé permet par exemple de former un escalier.