Le MIT combine le meilleur des Lego et des Transformers pour créer des blocs de construction métamorphosables

Voici quelques-unes des différentes configurations que peuvent prendre les circuits bifurqués

Quand vous étiez enfant, les Lego offraient le plaisir de construire des bâtiments, des appareils ou des robots, un jeu d'imagination passionnant. Les jouets Transformers, quant à eux, poussaient l'imagination encore plus loin, avec des véhicules qui se métamorphosaient en robots et inversement. Mais bien sûr, ni les Lego ni les Transformers ne pouvaient remplacer les vrais bâtiments, appareils ou robots.

Mais aujourd'hui, une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a créé des modules intelligents imprimés en 3D, appelés « circuits bifurqués », qui peuvent se connecter tout en passant d'une myriade de formes sans perturber les connexions électriques qui assurent le fonctionnement de leurs fonctions mécaniques personnalisables.

La capacité de transformation est un principe de conception extrêmement précieux, non seulement pour produire une gamme de géométries pratiques adaptées à différentes circonstances, mais aussi pour assurer une prise solide sans écraser ce qui (ou qui) est saisi, et pour une utilisation dans des conditions de catastrophe et même comme habitation extraterrestre .

Grâce à leur transformabilité collective, les circuits bifurqués du MIT permettent aux concepteurs d'améliorer rapidement leurs prototypes. Parmi ces prototypes, on trouve des chaises convertibles en tables, facilement pliables pour le rangement, qui détectent leur configuration et affichent les informations pertinentes aux utilisateurs sur des écrans.

Circuits bifurqués : éléments de base de métamatériaux interactifs et modulaires via des géométries bifurquées

Ce type de mobilier n'est pas qu'un simple jouet intelligent.

Il pourrait en revanche servir à l'assistance médicale et à la rééducation, par exemple pour aider les patients à changer de posture après une opération ou un accident. Ce type de mobilier pourrait également être partiellement transformé en pinces robotisées souples.

Les circuits bifurqués pourraient également servir d'abris dynamiques sur les lieux de catastrophes. L'équipe du MIT a d'ailleurs déjà conçu une manette de jeu transformable qui, selon la configuration choisie par l'utilisateur, lance différents jeux vidéo.

Les blocs de construction à double circuit reconfigurables peuvent être comprimés, étirés, pivotés ou pliés, offrant de multiples options pour la conception de dispositifs interactifs.

Dans leur article publié dans Human Computer Interaction Engineering , Marwa AlAlawi, auteure principale, et ses collègues du MIT, de l'Université du Michigan et de l'Université de Tokyo, expliquent comment, même après de multiples reconfigurations, leurs modules restent connectés électriquement sans aucun fil externe. Ces métamatériaux mécaniques programmables sont de simples « unités de base » offrant d'innombrables combinaisons ; ils sont dits auxétiques car, lorsqu'on les étire, ils ne s'amincissent pas mais s'élargissent .

« Les métamatériaux [mécaniques] permettent de fabriquer facilement des assemblages mécaniques complexes grâce à l'utilisation d'unités répétitives », explique AlAlawi, doctorant en génie mécanique au MIT. « Nos travaux constituent une façon d'exploiter leur géométrie pour intégrer une intelligence intrinsèque au matériel, ce qui pourrait ouvrir de nombreuses perspectives. »

Auparavant, AlAlawi et ses collègues avaient conçu des antennes transformables à partir de métamatériaux auxétiques. Les trois formes possibles de cette conception permettaient de moduler la fréquence sans nécessiter de pièces mobiles complexes. Cependant, ces trois formes étant trop limitées, les chercheurs ont développé des circuits bifurqués offrant une vaste gamme de connexions, rotations, torsions et compressions. Chaque transformation forme un circuit unique, permettant à chaque module de communiquer avec ses partenaires pour déterminer sa forme globale.

Comme les circuits bifurqués sont constitués de modules assemblés plutôt que d'une structure continue et rigide, chaque unité conserve sa connexion électrique. Lors de la rotation ou du pivotement de chaque unité, la forme collective évite toute rupture brutale ou cassure en flexion. Selon AlAlawi, cette « bifurcation nous permet d'étendre considérablement les possibilités de reconfiguration. L'ajout d'une seule unité supplémentaire multiplie les combinaisons possibles à partir de la même structure. »

Sur la rangée supérieure se trouvent deux types de blocs de connexion qui relient les unités entre elles ; ils sont câblés en interne avec un matériau conducteur de telle sorte que la connexion des composants active un circuit unique entre les unités adjacentes.

Mais quelle substance est à la fois extrêmement flexible et capable de se plier de manière répétée tout en étant un conducteur électrique efficace ? Appelé Filaflex 92A, « le matériau conducteur était une contrainte que nous avons dû contourner lors de la conception », explique AlAlawi, « et il a déterminé le fonctionnement de la détection entre les blocs. » Lors des tests, le prototype du MIT a résisté à 10 000 compressions sans aucune perte de connexion électrique. Grâce au logiciel de construction et de simulation convivial développé par l’équipe et compatible avec les imprimantes 3D multi-matériaux, les concepteurs peuvent créer de nouveaux circuits bifurqués en une seule impression.

« Les circuits bifurqués constituent une première étape vers le développement de modules mécaniques dotés d'une intelligence intégrée », explique AlAlawi. « Il serait intéressant de s'appuyer sur ces travaux et de concevoir des modules permettant de créer une structure de forme quelconque, à la fois stable et actionnable. » De telles structures, précise-t-il, offriraient une interactivité accrue et une plus grande variété de configurations de métamatériaux.

Parmi les co-auteurs principaux d'AlAlawi figurent Ticha Sethapakdi, étudiant diplômé en génie électrique et informatique (EECS) du MIT, et Stefanie Mueller, professeure agrégée au MIT en EECS et responsable du génie mécanique, qui est directrice du groupe d'interaction homme-machine au laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle (CSAIL).

https://news.mit.edu/2026/mit-engineers-create-system-for-building-shape-changing-smart-devices-0827