menu

Les projets biomimétiques qui utilisent l’impression 3D

Publié le 20 juin 2024 par Carla C.

Le biomimétisme, tel que défini par Cambridge, est « la pratique consistant à imiter les processus naturels dans la conception technologique et industrielle ». Bien qu’il puisse sembler paradoxal de ramener les avancées technologiques au monde naturel, cette approche est en réalité motivée par la reconnaissance croissante parmi les ingénieurs et les scientifiques que, souvent, la nature offre les meilleures solutions en matière de conception. De plus, avec le développement des technologies d’impression 3D, ces conceptions complexes deviennent réalisables, contrairement aux limitations des technologies soustractives. C’est pourquoi nous avons décidé d’explorer, dans la liste suivante, certains des projets qui combinent impression 3D et biomimétisme, afin de mieux comprendre comment la fabrication additive nous permet de concrétiser ces modèles optimisés.

Earth Moc : l’innovation grâce au biomimétisme

Les chaussures imprimées en 3D ne sont plus une nouveauté : de grandes marques comme adidas, New Balance et Nike utilisent la fabrication additive pour créer des modèles. Cependant, cela ne signifie pas que l’innovation s’arrête là. En plus de l’impression 3D, certains designers intègrent également le biomimétisme pour développer des solutions encore plus performantes, comme l’illustre le projet Earth Moc. Conçue par Daniel Shirley pour le concours de conception de chaussures imprimées en 3D de Sintratec en 2022, cette chaussure s’inspire des racines et lianes entrelacées pour offrir un maximum de confort et de flexibilité. Le créateur espère que cette chaussure légère, fabriquée en TPE, pourra être utilisée comme chaussure de récupération après une randonnée ou même pour des exercices légers.

 

Le pavillon AguaHoja

Situé à San Francisco, le pavillon AguaHoja s’élève à 5 mètres de haut et présente une structure complexe en forme de « Totem ». Cette création imposante est le fruit d’une collaboration entre Neri Oxman, The Mediated Matter Group et Stratasys. Inspirée par la nature, la conception du pavillon intègre une collection d’artefacts principalement constitués de matières organiques et façonnés par l’eau. Un cadre fabriqué grâce à la fabrication additive avec l’imprimante 3D Stratasys F900 soutient l’ensemble, assurant la cohésion de chaque composant individuel. Le projet inclut également une proposition architecturale pour une structure en verre mélaminé respectueuse de l’environnement. « Nous devions contenir en toute sécurité la structure mélanogène sans compromettre la capacité de promouvoir tous les niveaux de détails visuels », a expliqué Neri Oxman.

Combiner la mode, la technologie et la nature

Le créateur américain Zac Posen a fait sensation lors du Met Gala 2016 avec ses créations imprimées en 3D. En collaboration avec GE Additive et Protolabs, il a conçu une robe, un corsage et divers accessoires grâce à la fabrication additive, permettant à certaines stars du gala de les porter. Pour la robe portée par Jourdan Dunn, Zac Posen s’est inspiré de la forme d’une rose. Il a créé une structure composée de 21 pétales imprimés en 3D en résine, chacun mesurant environ 50 cm et pesant environ un demi-kilo. L’actrice Nina Dobrev arborait un soutien-gorge translucide imprimé en 3D avec une solution SLA, conçu pour donner un effet vitreux rappelant l’eau en mouvement. Au total, plus de 200 heures ont été nécessaires pour produire ces pièces dans les installations de Protolabs en Allemagne.

La « Tour de la vie » : bâtiment inspiré par le biomimétisme

Conçue et proposée par Built by Associative Data, la « Tour de la vie » est un projet architectural novateur à Dakar, au Sénégal, qui marie l’efficacité écologique avec le design africain traditionnel. Cette structure utilise une technologie d’impression 3D avancée, incorporant une membrane d’argile biodégradable locale. Cela permet de réduire l’impact environnemental et les coûts de construction en limitant l’utilisation de matériaux transportés. Inspirée par le biomimétisme, la Tour de la vie fonctionne comme un système à énergie positive, gérant les ressources, l’eau et l’air tout en maintenant un microclimat avec un minimum d’émissions. La conception imite les formes naturelles et opère comme un système en boucle fermée, respectant les conditions écologiques locales et contribuant au développement durable de la ville.

 

Tubes inspirés des intestins de requins en spirale

Inspirés par la conception en spirale des intestins de requins, qui ralentissent le mouvement des aliments et les dirigent efficacement vers le bas grâce à la gravité et au péristaltisme, des chercheurs de l’université de Washington ont développé des modèles biomimétiques simplifiés grâce à l’impression 3D. Le projet consiste à créer des structures souples et flexibles qui imitent ces intestins, afin de comprendre comment leur conception unique facilite l’écoulement unidirectionnel des fluides. Cette approche biomimétique se concentre sur l’influence du rayon et de l’épaisseur des tubes hélicoïdaux imprimés en 3D sur la dynamique des fluides. Les recherches en cours indiquent que ces découvertes pourraient avoir des applications significatives dans la robotique douce, les dispositifs médicaux et microfluidiques, ainsi que dans la tuyauterie industrielle.

 

Des casques plus sûrs avec des structures en treillis

L’impression 3D permet d’imaginer des structures lattices directement inspirées de la nature : celles-ci ressemblent en effet à des nids d’abeille. Leur design est très intelligent puisqu’il permet de placer la matière seulement là où elle est nécessaire et donc d’optimiser le poids final de la pièce. C’est un point particulièrement intéressant dans le domaine du sport et plus spécifiquement en termes d’équipements de protection. Grâce à l’impression 3D et au biomimétisme, certains acteurs ont imaginé des casques de vélo par exemple plus légers, plus résistants, plus confortables et surtout personnalisés. C’est le cas de KAV Sports ou encore de HEXR qui, grâce à la fabrication additive, a imaginé un casque qui absorbe mieux les chocs – il serait 26 % plus sûr que les traditionnels. On peut aussi évoquer le football américain et l’entreprise Vicis Enhanced qui a équipé ses casques de coussinets imprimés en 3D, inspirés des nids d’abeille. L’utilisation de l’impression 3D permettrait de réduire jusqu’à 7% la force de l’impact lorsqu’une tête entre en contact avec le sol.

Le casque en structure lattice HEXR (crédits photo : HEXR)

Volvo et ses barrages vivants imprimés en 3D

En Australie, le littoral du port de Sydney est partiellement protégé par des digues qui compromettent l’habitat des espèces marines, les contraignant à chercher refuge ailleurs. Pour restaurer l’écosystème côtier, le constructeur automobile suédois Volvo a initié un projet de conservation en partenariat avec Reef Design Lab, l’Institut des sciences marines de Sydney (SIMS) et le conseil municipal de North Sydney. Ensemble, ils ont développé et imprimé en 3D des tuiles en béton, inspirées par les racines des arbres de mangrove locaux. Ces tuiles ont été installées sur les digues existantes pour créer des cavités servant d’habitats à diverses espèces marines telles que les huîtres, les poissons et les algues. Cette initiative a permis de réintroduire la vie marine le long des côtes de Sydney, rétablissant ainsi un équilibre essentiel à l’écosystème côtier.

 

Biomimétisme : les chaussures imprimées en 3D dispersant les graines

Le projet « Rewild the Run » est une initiative de la créatrice britannique Kiki Grammatopoulos. Ces chaussures de course sont conçues pour transporter et disséminer des graines pendant la course. Comment fonctionnent-elles ? Kiki Grammatopoulos a exploité la flexibilité offerte par l’impression 3D pour créer des semelles équipées de petits crochets. En courant, les coureurs ramassent de la matière végétale qu’ils dispersent le long de leur parcours. L’inspiration derrière ces chaussures vient d’une espèce naturelle discrète : le bison, qui dissémine des graines grâce à ses sabots et à sa fourrure, tout en créant des chemins utilisés par d’autres animaux. L’objectif de « Rewild the Run » est de reverdir l’environnement. Avec l’expansion des espaces urbains, de nombreux habitats naturels ont été détruits ou réduits. Ces chaussures sont envisagées comme une solution pour rétablir l’équilibre des écosystèmes.

Crédits photo : Ecolosport

Pinarello imite les baleines à bosse pour améliorer l’aérodynamisme des vélos de course

Pinarello, célèbre fabricant italien de vélos, est une référence dans le monde du cyclisme. Par ailleurs, l’équipe italienne de cyclisme sur piste se prépare à défendre son titre aux prochains Jeux olympiques sur des vélos Pinarello.Toujours à la recherche de performances accrues, Pinarello utilise les dernières technologies et s’inspire de modèles animaux. Les cadres sont fabriqués par impression 3D, et des sections AirFoil ainsi que la technologie AirStream sont intégrées pour améliorer l’aérodynamisme des vélos. Cette dernière a été développée en partenariat avec l’université d’Adélaïde et NablaFlow, s’inspirant des tubercules présents sur les nageoires des baleines à bosse. Ces tubercules permettent aux baleines de manœuvrer avec agilité. Sur les vélos Pinarello, ces formes sont adaptées sous forme d’AeroNodes sur la tige de selle, réduisant ainsi les courants de Foucault et améliorant l’aérodynamisme.

biomimétisme

Crédits photo : Pinarello

Impression 3D et biomimétisme : les moules, le modèle pour un adhésif

Les moules sont bien connues pour leur capacité à se fixer aux bateaux, grâce à une protéine spécifique contenant l’acide aminé dihydroxyphénylalanine (DOPA). Inspirés par cette propriété adhésive naturelle, des chercheurs des Fraunhofer IAP et IGB ont développé un adhésif antimicrobien destiné à la médecine. Cet adhésif peut être appliqué sur des os par impression 3D, facilitant ainsi la réparation des lésions articulaires en favorisant la liaison osseuse. De plus, il peut être utilisé pour prolonger la durée de vie des implants existants, évitant ainsi la nécessité d’une chirurgie pour leur remplacement.

biomimétisme

Crédits photo : Pixabay

Le mur biomique

Le projet du « Biomic Wall » a pour ambition de sensibiliser à l’état environnemental actuel et à l’importance de la relation entre écologie et architecture. Il s’agit d’un mur hydroponique en céramique créé par impression 3D, développé initialement dans le cadre d’un cours de master à l’université d’Innsbruck, en collaboration avec le Studio cera.LAB et exparch.hochbau. La façade du mur est constituée d’une structure complexe en céramique fixée sur un cadre métallique. Pour réaliser cette structure, le procédé d’extrusion 3D avec une buse de 4 mm a été essentiel, car les méthodes traditionnelles de fabrication n’auraient pas été suffisantes. L’objectif principal de ce mur est de conjuguer technologie moderne, architecture et conscience environnementale. Sa surface poreuse favorise la croissance des plantes, améliorant ainsi le climat dans les zones urbaines denses. De plus, le mur réagit à son environnement, favorisant la végétalisation des espaces urbains tout en réduisant le bruit ambiant.

biomimétisme

Crédits photo : cera.LAB

La lampe de Paolo Castelli

En avril dernier, l’entreprise de mobilier Paolo Castelli a dévoilé une lampe suspendue imprimée en 3D, inspirée par la structure organique d’une ruche, conçue pour offrir un éclairage apaisant. Cette série de lampes a été réalisée en utilisant la technologie d’impression 3D en céramique à l’air libre, en partenariat avec WASP, une entreprise italienne spécialisée dans l’extrusion de céramique de grand format. Paolo Castelli a mis un point d’honneur à intégrer des pratiques durables dans la production de ces lampes, en utilisant des matériaux céramiques naturels et en minimisant les déchets grâce au processus d’impression 3D. Le développement a débuté par la création d’un modèle 3D via CAO. Ensuite, la technologie de modélisation par dépôt liquide (LDM) a été employée. Ce qui rend cette lampe unique, c’est qu’elle a été imprimée à l’air libre, permettant à la forme de se former naturellement en tombant sur elle-même. Paolo Castelli explique : « Pendant que le matériau est imprimé et séché, il se replie spontanément, créant ainsi des motifs de fentes par lesquels les doux rayons lumineux peuvent s’échapper. Ce design raffiné fusionne avec les propriétés intrinsèques du matériau, offrant ainsi un système d’éclairage durable qui invite à savourer des moments de détente en plein air« .

biomimétisme

Crédits photo : WASP

Que pensez-vous de ces projets biomimétiques qui utilisent l’impression 3D ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !

Partagez vos impressions

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

de_DEen_USes_ESfr_FRit_IT
Toute la 3D chaque semaine
Recevez un condensé de l’actualité de l’impression 3D