Un groupe du MIT a créé des polymères dérivés de matières organiques, imprimés par un robot et façonnés par l’eau.

Entrer dans la plupart des magasins et scanner les rayons de produits, tous emballés pour la consommation et destinés au recyclage ou aux décharges, vous donne l’impression qu’un monde vraiment durable est une perspective décourageante, voire impossible. Mais le Mediated Matter Group du Massachusetts Institute of Technology, dirigé par le chercheur et designer Neri Oxman, espère amener les gens à penser différemment les objets et structures que nous fabriquons. Avec leur dernière installation de recherche et d’art, Aquahoja I, le groupe a créé des polymères dérivés de la matière organique, imprimés en 3D par un robot, et façonnés par l’eau.

Le Mediated Matter Group appelle ce processus «  concevoir pour la décomposition « . Alors que la plupart des plastiques, du bois, du verre et des métaux ne sont jamais recyclés après avoir épuisé leur fonction, les biopolymères du groupe sont conçus pour se décomposer à la fin de leur cycle de vie et retourner à la terre au lieu d’être destinés à une décharge.

Avec Aquahoja, Mediated Matter présente trois artefacts créés par sa plateforme de fabrication numérique à base d’eau : un pavillon architectural en forme d’ailes fermées, une bibliothèque d’expériences sur les matériaux et un ensemble de « technologies permettant l’utilisation de logiciels et de matériel humide » développées par le groupe pour la conception et la fabrication. Les artefacts expérimentaux en biopolymère ont fait leurs débuts dans une installation au Media Lab du MIT en février, et sont maintenant destinés à la collection permanente du San Francisco Museum of Modern Art.

« Les œuvres incluses dans ce projet sont conçues numériquement et fabriquées robotiquement à partir des matériaux les plus abondants sur notre planète – les matériaux que l’on trouve dans les arbres, les exosquelettes d’insectes, les pommes et les os « , a écrit le groupe Mediated Matter dans une déclaration. « La cellulose, le chitosane, la pectine et le carbonate de calcium sont combinés et mélangés avec une haute résolution spatiale sur l’accordabilité des matériaux pour produire des composites biodégradables avec des propriétés mécaniques, chimiques et optiques fonctionnelles sur des échelles de longueur allant du millimètre au mètre.

Les biopolymères utilisés dans le pavillon et les artefacts sont tous composés de chitosane, cellulose, pectine et eau. La recherche sur le chitosane en tant que bioplastique pour les produits de consommation à grande échelle (créés à partir d’exosquelettes de crevettes et d’autres espèces de crustacés) est en cours depuis plusieurs décennies. Les polymères de cellulose ont été utilisés pour fabriquer des gobelets en plastique, tandis que les pectines et les amidons peuvent également être utilisés pour fabriquer des films plastiques organiques.
Comme l’a expliqué Mediated Matter dans un article de recherche récent, la « fabrication robotisée à base d’eau« , le chitosane, la cellulose et les matières pectiques peuvent être stabilisés et dissous dans l’eau, ainsi que recyclés en quelques minutes. Le groupe appelle ces structures en forme de peau et en texture d’eau « hojas » (« feuille » (papier) ou « feuille » (d’arbre)), qui peuvent être créées à l’échelle architecturale ou comme produits à main. Le groupe dit aussi qu’ils peuvent être conçus et fabriqués comme s’ils étaient cultivés et non fabriqués. En fait, puisque le biopolymère est imprimé en 3D dans les artefacts présentés dans l’exposition, aucun assemblage n’est nécessaire.


[Photo : gracieuseté de Mediated Matter/MIT Media Group]

Mediated Matters composait le pavillon, qui s’élève à presque 5m de haut à partir de biocomposites. Les polymères extrudés par les robots peuvent être affinés avec le logiciel pour varier en rigidité, flexibilité, opacité et couleur, et le pavillon reflète ces possibilités programmées. Sa couleur varie du brun au jaune, tandis que les textures à motifs ressemblent à des matériaux comme les fils et les feuilles d’arbres.
De loin, le pavillon ressemble à une sculpture d’art. De près, cependant, la surface a l’air organique plutôt que synthétique.

Bien que le pavillon soit visuellement impressionnant, la bibliothèque d’artefacts est tout aussi intrigante, surtout si l’on considère les applications pratiques. Six ans de travail, Mediated Matters appelle ces artefacts de calcul « biopolymères fonctionnels« . En d’autres termes, il ne s’agit pas d’un rêve de conception, mais d’un produit plein de potentiel. Les itérations et les conceptions des différents objets suggèrent un avenir proche avec des emballages naturellement décomposables ou même des jouets, qui sont généralement jetés dans un placard au lieu d’être retournés à la terre.

Un sac créé à partir de chitosan, utilisant la première génération de la plateforme de fabrication numérique à base d’eau, indique ces possibilités d’application plus immédiates. Contrairement aux sacs en plastique laids et écologiques que les humains ont l’habitude d’utiliser, le sac bioplastique de Mediated Matter a une certaine beauté, là où l’esthétique rencontre la fonction.
« La grande variété de formes et de comportements qu’incarnent les pavillons et les artefacts reflète la manière dont ils s’expriment dans la nature, où un matériau tel que la chitine peut composer à la fois les exosquelettes des crustacés et les parois cellulaires des champignons « , explique Mediated Matter. « Contrairement à l’acier et au béton, les composites formés par ces matériaux sont en dialogue constant avec leur environnement. »

Mediated Matter dit que certains artefacts Aquahoja I présentent des changements spectaculaires en réponse à des facteurs atmosphériques comme l’humidité et la chaleur, tandis que d’autres s’assombrissent ou s’éclaircissent au gré des saisons. Certains des autres biopolymères du groupe présentent des textures fragiles et transparentes, semblables à celles du verre, tandis que d’autres sont souples et rigides comme le cuir. Quelles que soient leurs qualités de conception, les biopolymères peuvent tous retourner dans l’écosystème.
« La surface du bâtiment n’est limitée que par le portique robotique – une construction continue modelée sur la peau humaine – avec des régions qui servent de structure, de fenêtre et de filtre environnemental « , explique le groupe. « À la fin de son cycle de vie, lorsqu’elle n’est plus utile, la structure peut être programmée pour se dégrader dans l’eau (p. ex., la pluie), rétablissant ainsi ses éléments constitutifs dans leur écosystème naturel, augmentant ainsi les cycles des ressources naturelles qui ont permis sa création.

Mediated Matter appelle ce processus  » programmation environnementale « , et le groupe prévoit un avenir où les propriétés des structures construites pourront être modifiées en fonction des saisons pour encourager ou inhiber la décomposition. Ce qui est particulièrement intéressant, mais peut-être sous-estimé par Mediated Matter, c’est que ce système est évolutif. En théorie, un entrepreneur doté d’un logiciel, d’une imprimante 3D et de matériel biologique pourrait créer des produits biodégradables presque aussi facilement qu’une entreprise ayant des capacités de production de masse, malgré les considérations de financement et de marketing. Et ce ne serait pas seulement une bonne chose pour l’environnement, mais une victoire pour les entreprises indépendantes.

Mediated Matter planifie un deuxième pavillon et une bibliothèque d’artefacts associés, Aquahoja II, qui sera inauguré le 20 mai dans le cadre de « Nature : Cooper Hewitt Design Triennial « , organisé conjointement par Cooper Hewitt, Smithsonian Design Museum, et Cube Design Museum à Kerkrade, Pays-Bas.

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