Considérez l'éventail des possibilités des matériaux imprimés en 4D qui se transforment sous l'eau, ou des fibres qui prennent une forme particulière lorsqu'elles sont découpées dans un panneau plat, ou en cajolant les sables mouvants de l'océan pour construire des îles artificielles, et vous aurez une idée de l'étendue des recherches que Skylar Tibbits, Professeur agrégé de recherche en design au Département d'architecture du MIT, poursuit.

Le laboratoire d'auto-assemblage de Tibbits au MIT a démontré, par des études dans un réservoir d'eau simulant les conditions océaniques, que des géométries spécifiques pourraient générer des bancs de sable et des plages auto-organisés. Pour tester cette approche dans le monde réel, le laboratoire mène actuellement des expériences sur le terrain basées sur leur travail de laboratoire avec un groupe appelé Invena aux Maldives - une chaîne d'îles, ou atolls, dans l'océan Indien, dont beaucoup sont menacés d'érosion et, au pire, submersion due à la montée du niveau de la mer.

Le vent et les vagues forment naturellement des bancs de sable dans l'environnement océanique et les balayent tout aussi naturellement. L'idée du projet des Maldives est d'exploiter la puissance des vagues et leur interaction avec des vessies sous-marines spécialement placées pour favoriser l'accumulation de sable là où il est le plus nécessaire pour protéger les rives des inondations, plutôt que de construire des barrières terrestres qui sont inévitablement usées ou dépassées.

Le sable seul peut ne pas assurer la permanence de ces îles "dirigées", ainsi le Self-Assembly Lab espère incorporer la végétation dans les efforts futurs, s'appuyant sur des motifs classiques de l'ingénierie du paysage tels que les forêts de mangrove qui ancrent un écosystème. "Dans les vessies sous l'eau, vous pourriez les semer de végétation pour les faire rester, " a déclaré Tibbits lors d'une présentation à la conférence sur la recherche et le développement du programme de liaison industrielle du MIT le 13 novembre.

Tibbits a également évoqué ses collaborations sur « l'impression 4D, " des objets formés par impression 3D multi-matériaux mais conçus pour se transformer dans le temps, si cette transformation est activée par une contrainte mécanique, absorption de l'eau, exposition à la lumière, ou un autre mécanisme. Une méthode pour créer des matériaux adaptables consiste à associer deux matériaux différents qui se dilatent ou se contractent à des vitesses différentes. En collaboration avec Stratasys et Autodesk, il a conçu un seul brin de matériau qui, dès qu'il est plongé dans l'eau, se replie sur les lettres M—I—T.

Travailler avec BMW, les amas de coussins en silicone conçus par Self-Assembly Lab qui sont imprimés en 3D dans un liquide et peuvent être gonflés cellule par cellule, changeant ainsi leur forme générale, raideur, ou mouvement. Ce matériau pourrait servir de base à des sièges plus confortables qui s'adaptent à chaque passager.

Le Self-Assembly Lab mène des recherches textiles actives en collaboration avec le ministère de l'Approvisionnement, la société spécialisée dans l'extrusion de fibres Hills Inc., l'Université du Maine, et Iowa State University. Jusque là, le groupe a produit des fils de chandail qui peuvent être chauffés pour s'adapter à la forme du corps d'un utilisateur, avec un objectif à long terme de produire des textiles adaptés au climat. Ce travail est en partie financé par Advanced Functional Fabrics of America, et cette partie de la recherche est administrée par le Materials Research Laboratory.

Le laboratoire d'auto-assemblage a également développé une méthode pour imprimer en 3D du métal liquide en poudre qui crée des pièces entièrement formées qui peuvent être retirées de la poudre. Les pièces sont constituées d'un matériau qui peut être refondu pour former de nouvelles pièces.

Utilisation de matériaux à base de carbone dans un projet pour Airbus, le Self-Assembly Lab a développé des lames minces qui peuvent se plier et s'enrouler d'elles-mêmes pour contrôler le flux d'air vers le moteur. Le travail carbone "programmable" a été réalisé avec Carbitex LLC, Autodesk, et le Center for Bits and Atoms du MIT.

Pour un projet de chaise avec Biesse et Wood-Skin, le Self-Assembly Lab a conçu une petite table qui marie des panneaux de fibres de bois imprimés en 3D et des textiles précontraints. La table peut être expédiée à plat, puis sautez dans plusieurs agencements différents en raison de la flexibilité du textile.

En imprimant en 3D un matériau plus rigide selon un motif circulaire sur un maillage plat, par exemple, les chercheurs ont montré que le fait de découper le cercle dans le plan plat le fait prendre la forme d'une parabole hyperbolique. Les chercheurs comprennent le professeur d'informatique du MIT Erik Demaine; Christophe Guberan, un concepteur de produits en visite de Suisse ; et David Costanza MA '13, SM '15.

Tibbits a travaillé avec Steelcase pour développer un procédé d'impression 3D de plastique en liquide pour les pièces de meubles, appelée impression liquide rapide. Ce processus imprime dans un bain de gel pour fournir un support aux pièces imprimées et minimiser l'effet de la gravité. Avec cette technique d'impression, ils peuvent imprimer des pièces à l'échelle du centimètre au mètre en quelques minutes à quelques heures avec une gamme de matériaux industriels de haute qualité comme le caoutchouc de silicone, polyuréthane, et acryliques.

Le thème commun à tous ces différents projets est la conviction de Tibbits que l'avenir de la production industrielle réside dans le pouvoir de transformation de l'exploitation intelligente, matériaux programmables. "Nous voulons réfléchir à ce qui va suivre et voir si nous pouvons vraiment diriger cela, " dit Tibbits.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.