Les bâtiments gonflables de nouvelle génération conservent leur forme sans apport constant de pression

Structures pop-up bistables inspirées de l'origami

Cet abri gonflable est fait de feuilles de plastique épaisses et peut apparaître ou se plier à plat. Crédits: Benjamin Gorissen / David Melancon / Harvard SEAS

En 2016, une arche gonflable a fait des ravages lors de la course cycliste du Tour de France lorsqu’elle s’est dégonflée et s’est effondrée sur un cycliste, le jetant de son vélo et retardant la course pendant que les officiels se démenaient pour dégager les débris de la route. Les officiels ont blâmé la boucle de ceinture capricieuse d’un spectateur de passage pour l’effondrement de l’arc, mais le vrai coupable était la physique.

Les structures gonflables d’aujourd’hui, utilisées pour tout, des hôpitaux de campagne aux complexes sportifs, sont monostables, ce qui signifie qu’elles ont besoin d’une pression constante pour maintenir leur état gonflé. Perdez cette pression et la structure retrouve sa seule forme stable: plate.

Mais que se passerait-il si ces structures avaient plus d’un état stable? Et si l’arche était tout aussi stable gonflée qu’elle était plate sur le sol?

Désormais, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont développé des structures gonflables bistables inspirées de l’origami.

La recherche est publiée dans Nature.

«Cette recherche fournit une voie directe pour une nouvelle génération de systèmes gonflables robustes à grande échelle qui se verrouillent en place après le déploiement et ne nécessitent pas de pression continue», a déclaré Katia Bertoldi, professeur de mécanique appliquée William et Ami Kuan Danoff à SEAS et auteur principal de l’article.

Inspirée de l’origami et guidée par la géométrie, l’équipe de recherche a développé une bibliothèque de blocs de construction triangulaires qui peuvent apparaître ou se plier à plat et être combinés dans différentes configurations pour créer des formes fermées et multistables.






«Nous nous appuyons sur la géométrie de ces blocs de construction, pas sur les caractéristiques des matériaux, ce qui signifie que nous pouvons fabriquer ces blocs de construction à partir de presque tous les matériaux, y compris des matériaux recyclables bon marché», a déclaré Benjamin Gorissen, associé en science des matériaux et génie mécanique chez SEAS et co-premier auteur de l’article.

Prenant leur processus de conception dans le monde réel, les chercheurs ont conçu et construit un abri gonflable de 8 pieds sur 4 pieds à partir de feuilles de plastique épaisses.

«Vous pouvez imaginer que ces abris sont déployés dans le cadre de l’intervention d’urgence dans la zone sinistrée», a déclaré David Melancon, Ph.D. étudiant à SEAS et co-premier auteur de l’article. « Ils peuvent être empilés à plat sur un camion et vous n’avez besoin que d’une seule source de pression pour les gonfler. Une fois qu’ils sont gonflés, vous pouvez retirer la source de pression et passer à la tente suivante. »

L’abri peut être installé par une ou deux personnes, par opposition à la douzaine environ nécessaire pour déployer les hôpitaux de campagne militaires actuels.

Les blocs de construction de ces structures origami peuvent être mélangés et assortis pour créer une structure de n’importe quelle forme ou taille. Les chercheurs ont construit une gamme d’autres structures, y compris une arcade, une flèche extensible et une structure de style pagode. Les chercheurs ont également conçu des formes avec plus de deux formes stables.

«Nous avons débloqué un espace de conception sans précédent de structures gonflables à grande échelle qui peuvent se plier à plat et conserver leur forme déployée sans risque de rupture catastrophique», a déclaré Chuck Hoberman, professeur Pierce Anderson en ingénierie de conception à la Graduate School of Design et co-auteur de l’article. « En utilisant l’actionnement gonflable et réversible pour réaliser des enceintes structurelles à parois dures, nous voyons des applications importantes, non seulement ici sur Terre, mais potentiellement comme habitats pour l’exploration lunaire ou martienne. »


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Plus d’information:
Structures origami gonflables multistables à l’échelle du mètre, Nature (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03407-4

Fourni par Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences

Citation: Inspiré de l’origami: les bâtiments gonflables de nouvelle génération conservent leur forme sans apport constant de pression (2021, 21 avril) récupéré le 21 avril 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-04-origami-next-generation-inflatable -constant-pressure.html

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