Comment créer des formes à partir d’une simple feuille de papier ? Les plieurs d’origamis n’ignorent pas que de précis jeux de plis vallée et de plis montagne permettent de tels exploits. « Exploits », car chacun sait qu’il est impossible de recouvrir une sphère avec une feuille de papier sans la déchirer ou la plier. Les cartographes savent aussi qu’il n’est pas possible de dessiner des continents sur un globe sans les déformer. Passer du plat au volume suppose de tricher en pliant, en courbant, en déformant…
Des physiciens de l’Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de Paris (ESPCI) viennent de réaliser cette performance, mais en quelque sorte sans les mains. En gonflant un sandwich constitué de deux plans de tissus inextensibles, à l’intérieur duquel sont astucieusement dessinés de petits canaux, ils obtiennent tout un catalogue de formes, comme cette sorte de rose des sables, mais aussi des dômes, des hélices, des cylindres, évoquant des tours de refroidissement de centrales nucléaires, des gouttières, des accordéons, des cratères, etc. C’est évidemment différent des châteaux-trampolines pour les enfants sur les plages, car ici l’objet non gonflé est bien plat au départ.
C’est la troisième technique de ces chercheurs dans la catégorie de la génération de formes 3D à partir de surfaces planes. En 2018, leur art du gonflage avait été appliqué dans des « sandwichs » d’élastomères. Quand on gonfle un long canal, ses parois se dilatent, mais sa longueur ne change pas. Si deux canaux sont côte à côte, ils se poussent l’un contre l’autre et résorbent cette contrainte en créant une bosse ou un creux : la surface se déforme. En effectuant des configurations plus complexes, il est possible de modeler la surface à sa guise. L’équipe avait ainsi créé des « masques » avec nez, bouche et yeux. « Mais ces formes restaient molles, et on ne pouvait pas en faire de grande taille, car elles s’effondraient sous leur poids », rappelle José Bico, professeur à l’ESPCI.
Collaborations avec le génie civil
Deux ans plus tard, les scientifiques troquent les élastomères pour des tissus inextensibles imperméables, qui se collent par chauffage. Ils dessinent les canaux avec une pointe chaude, qui colle entre eux les deux plans. Le gonflage tord, déforme, courbe la surface. La pression régule la rigidité. Ils font même une « tente » en dôme de quatre mètres de diamètre ! « Certes, notre structure était plus rigide, mais le résultat est parfois imprévisible : au lieu de faire un dôme, ça peut se gonfler en vase ! », indique José Bico.
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