Jeanne Tazartez 4ème année, Design textile et matière, ENSAD
Rébecca Grinda 4ème année, Design objet, ENSAD
Louis Waquier 2ème année, ESPCI
Étienne Santoul 2ème année, ESPCI

Dans le cadre de la semaine PSL organisée à l’EnsAD, nous avons monté un groupe de travail composé de deux étudiantes des Arts Décoratifs et deux étudiants ingénieurs de l’ESPCI dans le but d’explorer l’univers de la « soft robotics ».

Dans un premier temps, nous avons étudié le principe du bilame et réalisé des objets designs/techniques. Puis nous avons abordé l’univers des métamatériaux mécaniques. Finalement, un projet global faisant intervenir les techniques précédentes a été pensé.

I – Les bilames

Le bilame est un élément composé de couches de deux matériaux de caractéristiques mécaniques différentes. Ainsi, lors d’une modification de la longueur de l’un des matériaux, le bilame fléchit.

Nous avons appliqué ce principe au plastique et au papier calque qui, lorsqu’il est exposé à un degré d’hygrométrie suffisant, se plie. Nous avons tout de suite pensé à la création de volume  à partir d’un patron 2D.

En découvrant ce principe nous avons constaté que le plus souvent, les formes expérimentées sont des formes “angulaires” fonctionnant grâce à des principes de pliage et d’origami. A l’inverse nous avons voulu faire des recherches formelles autour du cercle et de la trame ainsi que des formes plus organiques.

 

II – Les métamatériaux

Recherches de formes complexes pour la réalisation de métamatériaux.

 

Modélisation & Impression 3D du moule permettant la réalisation d’une forme en silicone.

 

 

Coulage du silicone dans le moule.

Forme finale.

 

 

 

III – Notre projet : une semelle évolutive

L’idée de ce projet était d’appliquer le principe du bilame à un projet plus global, au delà de la simple expérimentation : le contextualiser et le conceptualiser.

Après avoir évoqué un large panel de domaines pouvant être « modifiées » et « activées » avec l’aide du principe de bilames, nous avons choisis de nous focaliser sur un objet commun à tous et d’en améliorer un principe technique : la semelle extérieur de la chaussure.

(Croquis des différentes strates de la chaussure)

Grâce aux bilames, notre projet a été d’imaginer  une semelle qui puisse être activée/désactivée en fonction des conditions météorologiques : au contact de l’eau sous différentes formes (pluie – verglas – neige), par réaction la semelle s’activerait et déploierait des bilames sous forme de crans et de crampons adhésifs.

• La semelle serait composée de deux principes qui se complètent : une partie de la semelle rétractable (en réaction a l’humidité, l’eau) et une partie qui se déploie sous forme de pics (en réaction au gel, contact avec un sol glacé)

—> Selon les conditions météorologiques, la semelle pourrait donc avoir 3 aspects différents: lisse par temps sec, crantée lorsqu’il pleut, cramponnée lorsqu’il y a du verglas

(Schéma des 3 évolutions possible de la semelle)

Les crans seraient ouverts grâce à des bilames sensibles à l’hygrométrie intégrés à la surface de la semelle.

Le principe de déploiement des crampons serait le suivant : des bilames thermiques assurent la fonction de montée et de descente des éléments en fonction de la température.

Ce principe semble toutefois compliqué à mettre en place vu le contexte : la semelle doit supporter le poids d’une personne, ce qui semble disproportionné vu les forces que peuvent appliquer les bilames. On propose donc un système hydraulique faisant intervenir des méta-matériaux qui assurerait une double fonction : d’une part l’amortissement des pas de l’utilisateur grâce au gel et d’autre part le déploiement et le repliement des crampons.

Ce système pourrait être activé manuellement avec une vis qui permettrait de modifier la pression à l’intérieur de la chaussure. Une augmentation de la pression induirait la sortie des crampons. Inversement, une diminution de la pression rentrerait les crampons.

• Les bilames seraient insérés dans la semelle sous la forme d’un motif ; les différents types de bilames se déploieraient et se rétracteraient en fonction des conditions météorologiques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Croquis de segmentation des différentes zones d’appuie sur la semelle – pour le placement des crans/motifs)

 

Pour l’instant, nous nous sommes intéressés à la marche dans un contexte urbain, ce qui signifie sur des routes souvent entretenues, propres et peu accidentées. Le projet pourra être étendu à des routes qui sont également aménagées en cas de conditions météorologiques extrêmes. Ce principe viendrait donc assurer une sécurité supplémentaire dans ce cadre.

—> L’application de ce projet pourrait se faire sur la semelle elle-même, mais nous pourrions également imaginer une semelle proposée séparément qui soit destiner au re-semellage. Dans ce contexte, les différentes fonctions du produit pourraient être un atout qui encourage le consommateur à adopter un comportement responsable et durable. (Voir schéma ci-dessous)

—> Nous nous sommes ici concentrés sur la semelle extérieur de la chaussure. Néanmoins, on pourrait, dans le cadre d’un développement, s’intéresser aussi à la semelle intérieure de la chaussure, l’aspect extérieur de la chaussure ou bien encore réfléchir à un moyen d’activé une fermeture de la chaussure qui se fasse par un principe de bilames également (activation thermique par la chaleur induite par le pied).