Collaboration avec Issey Miyake pour créer une robe pliante

Robe de Issey Miyake (en haut : photo de Yamada Shinji) conçue sur le principe de l’origami (en bas : photos fournies par Hagiwara Ichirô)

Bien sûr, une grande variété d’applications est également en cours de recherche au Japon. Par exemple, le célèbre designer de mode Issey Miyake a conçu la « robe pliante » en collaboration avec Nojima Taketoshi, à partir de deux de ses formes modèles : l’enrouleur et le cône pliant, lui-même inspiré par le mécanisme du bourgeon de volubilis, dont la fleur éclos en spirale.

Des champs de recherche passionnants pour les spécialistes de l’ingénierie aérospatiale, ou de la mécanique se cachent dans les structures pliées naturelles, comme la forme des coquillages, les ailes des insectes, ou la disposition des graines de tournesol. En novembre 2014, Saitô Kazuya, professeur adjoint de l’Université de Tokyo a résolu le mystère du pliage des ailes des Staphylinidae, connu pour être le pliage le plus complexe des insectes, et a publié sa découverte dans le Bulletin de l’Académie des Sciences aux États-Unis. Cette étude pourrait exercer une influence sur une vaste variété d’applications : de produits industriels comme les panneaux solaires des satellites artificiels, aux produits d’usages courants comme les parapluies ou les éventails.

De la canette de boissons aux artères artificielles

« Pliage de Miura » (à gauche), conçu par Miura Kôryo, chercheur de la JAXA. La structure peut instantanément se déplier ou se replier par simple traction diagonale. Les « motifs Diamants » sur les canettes en aluminium de boissons alcoolisées chûhai (photo de droite) sont une autre application des recherches aérospatiales du Pr Miura.

Dans l’industrie spatiale, tout le monde connaît le pliage des panneaux solaires des satellites, sous le nom de « pliage de Miura ». Plus proche de notre vie quotidienne peut-être, la forme des canettes de boissons connue sous le nom de « design Yoshimura » ou « design en diamant » : quand vous décapsulez votre canette, des motifs de losanges en relief apparaissent sur le corps de la canette.

D’autres applications du principe de l’origami sont très proches de nous : les bouteilles en plastiques faites pour s’écraser facilement, les carrosseries de voitures ou les meubles, plus légers mais rigides, le pliage de l’airbag, etc.

Toutes sortes d’applications sont actuellement à l’étude : dans le domaine de la construction, des panneaux de bois ou d’acier pliables permettant de réaliser des structures en volume, ou dans le domaine médical, la réalisation de stents (supports artériels) par « pliage namako » qui aideraient le traitement de certaines maladies pulmonaires.

La NASA, en collaboration avec les chercheurs du Jet Propulsion Laboratory à l’Université Brigham Young, développent le pliage de panneaux solaires dont la longueur étendue pourrait être de 10 fois sa longueur repliée, à partir d’une application d’origami. (photo : prototype BYU/NASA)
Tachi Tomohiro, professeur adjoint à l’Université de Tokyo, étudie des applications dans le domaine de l’architecture : ici, exemple de design d’un bâtiment pliable. (photo fournie par Tachi Tamohiro)

Vers un développement technologique qui mènera à une production de masse

Bien que le principe technologique de l’origami fasse actuellement l’objet de nombreuses recherches d’application dans quantité de domaines, le transport, la construction, la médecine ou l’aérospatiale, les structures en nid d’abeilles restent à l’heure actuelle la seule application qui ait connu une production de masse.

En novembre 2014, le professeur Saitô a fabriqué avec succès un nouveau type de structure en nid d’abeilles. Alors que les matériaux en nid d’abeilles classiques sont produits par empilements de plusieurs matériaux, ce nouveau type de nid d’abeille est réalisable à partir d’une seule feuille, par application d’un principe d’origami qui permet d’obtenir une structure à trois dimensions. Cette nouvelle technologie facilite la production de matériaux de très haute résistance tout en réduisant les coûts industriels, et rend possible les panneaux courbes, qui étaient extrêmement difficiles à obtenir avec la technologie précédente.

D’autre part, l’équipe du professeur Hagiwara à l’Université Meiji travaille actuellement au développement d’un autre matériau appelé Truss Core (ou Dia Core). Facile à courber lui aussi, et très résistant au feu. Utilisé en sandwich, il offre une résistance mécanique sept à huit fois plus forte que l’équivalent plat, pour un coût de fabrication divisé par trois comparé aux structures en nid d’abeilles classiques. À l’heure actuelle, son application est à l’étude pour les panneaux solaires Heliostat, pour les caissons de piles au lithium, et pour les planchers de voitures de chemin de fer.

Le Truss Core est un panneau formé d’un alignement structures tétraédriques (pyramides triangulaires). Facile à courber et à press-former, peu coûteux, très résistant au feu.

L’autre objectif sur lequel est concentrée l’équipe du professeur Hagiwara concerne « l’imprimante 3D à origami ». Son principe est absolument l’inverse de l’imprimante 3D à empilement de couches : l’impression d’un patron d’origami obtenu par l’envoi des données volumétriques, qui permet la réalisation de l’objet en économisant l’étape du moule, l’étape la plus coûteuse d’un processus industriel. Dans le moyen terme, l’utilisation combinée de machines industielles comme une plieuse ou une soudeuse permettra d’obtenir un patron d’origami par façonnage d'autres matériaux que le papier.

Toutes ces recherches sont enracinées sur le concept traditionnel de l’origami, mais celui-ci offre encore de nouveaux champs de recherche encore inexplorés. On peut être sûr que dans les années qui viennent, de nouvelles idées entièrement nouvelles nées de l’origami, trouveront leur chemin vers l’industrialisation et la commercialisation dans de nombreux pays, y compris au Japon.

(Texte établi sur la base d’une entrevue réalisée en janvier 2015 à l’ Institut d’études avancées sur les sciences mathématiques / Institut de recherche et de stratégie en propriété intellectuelle de l’Université Meiji)