Développement de matériaux auto-déployables pour la robotique de nouvelle génération
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Le domaine de la robotique a connu une transformation radicale au cours de ce siècle, avec un accent particulier sur la robotique souple. Dans ce contexte, les structures déployables inspirées de l'origami, offrant un stockage compact et des fonctionnalités de déploiement efficaces, ont gagné en importance dans les domaines de l'aérospatiale, de l'architecture et de la médecine.
Jusqu'à présent, les experts ont principalement utilisé le papier, le verre fin et les polymères comme matériaux pliables pour de telles applications. Cependant, le polymère renforcé de fibres (PRF), une alternative de pointe, reste peu exploré en termes de précision et de fiabilité du procédé de fabrication.
Pour combler ce manque de connaissances, une équipe de scientifiques de l'Université nationale de Pusan, dirigée par Dong Gi Seong, professeur associé au Département des sciences et de l'ingénierie des polymères, a proposé un procédé de distribution multi-résines pour la fabrication de FRP qui combine des résines époxy rigides et flexibles, permettant la structuration précise des propriétés mécaniques au sein d'une structure monolithique.
Leurs travaux ont été publiés dans Composites Part B: Engineering .
Le Dr Seong déclare : « Notre technique novatrice et efficace de fabrication de matériaux composites permettant une flexion flexible tout en maintenant de solides performances structurelles – une avancée qui n'a pas été rapportée auparavant dans la littérature – surmonte les limites des systèmes traditionnels à résine unique et des processus manuels, permettant un contrôle sélectif de la rigidité et de la flexibilité au sein du composite monolithique. »
Les chercheurs parviennent ainsi à une flexion flexible sans compromettre l' intégrité structurelle requise pour les structures déployables avancées dans diverses applications, notamment la robotique rigide-souple. Ils démontrent le potentiel de leur approche pour produire des composites FRP durables et performants grâce à la fabrication réussie d'une structure origami cylindrique triangulée.
Ces composites présentent un module de flexion de 6,95 GPa dans les sections rigides et de 0,66 GPa dans les sections pliables, avec un rayon de courbure inférieur à 0,5 mm, assurant à la fois flexibilité et stabilité sous cycles répétitifs avec une tolérance élevée aux déformations.
De plus, la structure fabriquée est légère, mécaniquement robuste et capable de mouvements complexes tels que l'extension, la compression, la flexion, la torsion et le déploiement, ce qui la rend idéale pour une large gamme d'applications.
Selon le Dr Seong, leur innovation peut conduire à des avancées majeures dans divers domaines scientifiques et technologiques futuristes. « Ses applications incluent des pièces robotiques, notamment des articulations pour créer un robot de type transformateur, des pièces déployables pour des applications spatiales telles que des panneaux solaires déployables et des vaisseaux spatiaux solaires, des substrats ou des couvercles électroniques pliables et enroulables, des conceptions architecturales pour tentes, abris militaires ou d'urgence , ainsi que des roues transformables pour véhicules de nouvelle génération. »
Cette recherche jette les bases de structures stockées de manière compacte qui peuvent être déployées avec précision et conserver leur durabilité mécanique, conduisant à des impacts sociétaux à long terme, y compris, mais sans s'y limiter, une fiabilité accrue des tentes d'urgence et des équipements de protection portables pour les interventions en cas de catastrophe et une efficacité de transport améliorée pour les systèmes de satellites en orbite terrestre basse, accélérant le déploiement mondial de l'Internet spatial.
À long terme, la technologie proposée pourrait ouvrir la voie à des applications en robotique où des structures rigides-souples unifiées peuvent permettre des combinaisons électriques, des articulations humanoïdes et de l'électronique adaptative, ainsi que guider le choix de matériaux viables pour les roues transformables et les structures adaptatives, permettant des systèmes de mobilité économes en énergie par rapport aux composants métalliques plus lourds.
À terme, ces travaux pourraient servir de base aux technologies de nouvelle génération qui exigent à la fois déployabilité et durabilité dans la vie quotidienne.
https://techxplore.com/news/2025-08-deploying-material-gen-robotics.html