Le Y-zipper créé par l’utilisateur semblera se « métamorphoser » dans le monde réel. Ouvert, il peut ressembler à un calamar à trois tentacules déployés, et fermé, il devient une structure plus compacte. Crédits: Photo : Tim Malieckal/MIT CSAIL
Un ancien brevet du professeur Bill Freeman du MIT a inspiré le nouveau « Y-zipper », une fermeture à trois côtés qui permet de mettre en forme des engrenages, des robots et des œuvres d’art par simple pression sur un bouton.
En 1985, le Fonds pour la conception innovante publia une annonce dans Scientific American offrant jusqu’à 10 000 $ pour financer des prototypes ingénieux de vêtements, de décoration intérieure et de textiles. William Freeman, docteur en philosophie (promotion 1992), alors ingénieur électricien chez Polaroid et aujourd’hui professeur au MIT, la lut et soumit une idée novatrice : une fermeture éclair à trois côtés. Au lieu de fermer un pantalon, elle fonctionnerait comme un interrupteur permettant de passer facilement de l’état souple à l’état rigide de chaises, de tentes et de sacs à main, facilitant ainsi leur rangement et leur montage.
Le prototype de Freeman ressemblait beaucoup à une fermeture éclair classique, à la différence qu’il était triangulaire. De chaque côté, il cloua une sangle pour relier d’étroites « dents » en bois. Un curseur entourant le dispositif pouvait être remonté pour fixer les trois lamelles et les redresser en un tube triangulaire. Sa proposition fut rejetée, mais Freeman breveta son prototype et le conserva dans son garage, espérant qu’il lui serait utile un jour.
Près de quarante ans plus tard, des chercheurs du Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL: Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory) du MIT ont souhaité relancer le projet afin de créer des objets à rigidité ajustable. Les tentatives précédentes d’ajustement étaient difficilement réversibles ou nécessitaient un assemblage manuel. Le CSAIL a donc conçu un outil de conception automatisé et un système de fermeture adaptable appelé « fermeture éclair en Y ».
Le logiciel développé par les scientifiques permet aux utilisateurs de personnaliser des fermetures éclair à trois côtés, qu’il fabrique ensuite automatiquement à l’aide d’une imprimante 3D et de plastique. Ces dispositifs peuvent être fixés ou intégrés à du matériel de camping, des équipements médicaux, des robots et des installations artistiques pour un assemblage plus aisé.
« Une fermeture éclair classique est idéale pour fermer des objets plats, comme une veste, mais Freeman a imaginé quelque chose de plus dynamique. Grâce aux technologies de fabrication actuelles, son mécanisme peut transformer des objets plus complexes », explique Jiaji Li, postdoctorant au MIT et chercheur au CSAIL, co-auteur principal d’un article en libre accès présentant le projet. « Nous avons mis au point un procédé permettant de fabriquer des objets que l’on peut rapidement transformer d’un état flexible à un état rigide, et l’on peut être certain qu’ils fonctionneront dans des conditions réelles. »
Y-Zipper : Transitions flexibles-rigides imprimées en 3D en un clic
Pourquoi des fermetures éclair ?
Grâce au logiciel CSAIL, les utilisateurs peuvent personnaliser l’apparence des fermetures éclair une fois remontées : ils peuvent choisir la longueur de chaque bande, ainsi que la direction et l’angle de leur courbure. Ils peuvent également sélectionner l’un des quatre mouvements prédéfinis pour définir l’aspect de la fermeture éclair fermée : droite, courbée (en forme d’arche), enroulée (comme un ressort) ou torsadée (ressemblant à des vis).
La fermeture éclair en Y ainsi créée semble « changer de forme » dans le monde réel. Ouverte, elle peut ressembler à un calmar à trois tentacules déployés, et fermée, elle devient une structure plus compacte (comme une tige, par exemple). Cette flexibilité peut s’avérer utile en voyage, notamment pour monter une tente. Cette opération peut prendre jusqu’à six minutes sans aide extérieure, mais grâce à la fermeture éclair en Y, elle peut être réalisée en une minute et vingt secondes. Il suffit de fixer chaque bras sur un côté de la tente, en soutenant la structure par le haut de sorte que la fermeture éclair semble mettre la toile en place.
Cette transition fluide pourrait également permettre de concevoir des vêtements connectés plus flexibles, souvent utiles dans le domaine médical. L’équipe a enroulé la fermeture éclair en Y autour d’un plâtre de poignet, permettant ainsi à l’utilisateur de la desserrer pendant la journée et de la refermer la nuit pour éviter d’autres blessures. De ce fait, un dispositif apparemment rigide peut être rendu plus confortable et s’adapter aux besoins du patient.
Le système peut également aider les utilisateurs à concevoir des technologies qui s’activent par simple pression d’un bouton. Il est possible d’ajouter un moteur à la fermeture éclair en Y après sa fabrication afin d’automatiser le processus de fermeture, ce qui permet de construire des robots quadrupèdes adaptatifs. Le robot pourrait potentiellement modifier la longueur de ses pattes, en les allongeant et en les relâchant lorsqu’il doit se rapprocher du sol.
À terme, de tels ajustements rapides pourraient permettre au robot d’explorer les terrains accidentés de lieux tels que les canyons ou les forêts. Les fermetures éclair en Y motorisées peuvent également servir à la création d’installations artistiques dynamiques ; par exemple, l’équipe a créé une longue fleur sinueuse qui « s’épanouit » grâce à un moteur statique qui ferme la fermeture éclair.
Maîtriser le matériau
Si Li et ses collègues avaient perçu le potentiel créatif de la fermeture éclair en Y, sa durabilité restait encore à prouver. Résisterait-elle à un usage quotidien ?
L’équipe a mené une série de tests de résistance pour le déterminer. Elle a d’abord évalué la solidité et la flexibilité de l’acide polylactique (PLA) et du polyuréthane thermoplastique (TPU), deux plastiques couramment utilisés en impression 3D. À l’aide d’une machine qui pliait les fermetures éclair en Y, elle a constaté que le PLA supportait des charges plus importantes, tandis que le TPU était plus souple.
Dans une autre expérience, les chercheurs du CSAIL ont utilisé un actionneur pour ouvrir et fermer la fermeture éclair en Y en continu afin de déterminer sa durée de vie. Après environ 18 000 cycles d’ouverture et de fermeture, elle a finalement cédé. Le secret de la durabilité de la fermeture éclair en Y, selon les simulations 3D : sa structure élastique, qui contribue à répartir les contraintes des charges importantes.
Malgré ces résultats, Li envisage une fermeture éclair à trois côtés encore plus résistante, utilisant des matériaux plus robustes, comme le métal. L’équipe pourrait également agrandir les fermetures éclair pour des projets de plus grande envergure, mais cela n’est pas encore possible avec leur plateforme d’impression 3D actuelle.
Jiaji souligne également que certaines applications restent inexplorées, comme l’exploration spatiale, où les tentacules de la fermeture éclair en Y pourraient être intégrées à un vaisseau spatial pour prélever des échantillons de roche à proximité. De même, ces fermetures éclair pourraient être intégrées à des structures à montage rapide, permettant aux secouristes d’installer rapidement des abris ou des tentes médicales lors de catastrophes naturelles et d’opérations de sauvetage.
« Repenser une fermeture éclair classique pour gérer les transitions morphologiques 3D est une approche brillante de l’assemblage dynamique », déclare Guanyun Wang, professeur adjoint à l’université du Zhejiang, qui n’a pas participé à la publication. « Plus important encore, cette approche comble efficacement le fossé entre les états souples et rigides, offrant une méthode de fabrication innovante et hautement évolutive qui sera très bénéfique pour la conception future de l’intelligence incarnée. »
Les travaux des chercheurs ont été présentés lors de la conférence ACM Computer-Human Interaction (CHI) sur les facteurs humains dans les systèmes informatiques en avril.
https://news.mit.edu/2026/three-sided-y-zipper-design-0504
