La nature est championne en design, et elle a beaucoup à nous apprendre. Grâce au biomimétisme, il est possible de s'inspirer de designs naturels pour leurs propriétés fonctionnelles, et mettre en place des solutions aussi esthétiques qu'efficaces !
La nature, le secret du design intelligent
Pourquoi, après des centaines de millions d’années d’évolution, les espèces naturelles présentent-elles les formes que nous connaissons aujourd’hui ? Pourquoi s’inspirer de design que l’on trouve chez les êtres vivants pour résoudre des problèmes humains ?
En étudiant de près le comportement de certaines espèces animales, les propriétés de certaines variétés de plantes, on observe qu’ils sont, dans de nombreux cas, liés directement à une forme microscopique ou macroscopique. Le design, c’est la forme au service de la fonction. On comprend très vite que biomimétisme et design font bon ménage : la nature en est championne !
Si le chiton peut se protéger des prédateurs tout en conservant une bonne mobilité, c’est grâce au design de sa carapace, digne des plus géniales conceptions architecturales : la géométrie bombée et le chevauchement de ses écailles facilitent leur imbrication en cas de choc. Le chiton peut également s’accrocher à tout type de surface et même se rouler en boule lorsqu’il se sent en danger !
La forme particulière de la carapace du chiton est essentielle à sa survie. Dans de nombreux autres cas, les espèces naturelles, afin d’optimiser leurs dépenses énergétiques, faciliter la prédation ou encore la reproduction, adoptent des design permettant d’amortir, filtrer, détecter, transporter (et tant d’autres fonctions) plus efficacement. Autant d’enjeux cruciaux pour répondre aux problématiques industrielles d’aujourd’hui, autant de raisons de développer le biomimétisme dans le processus de design !
Quand la nature s’immisce dans la robotique
Robots sauteurs ou ondulants, bras articulés rappelant la trompe de l’éléphant … Le biomimétisme est une démarche ancrée dans la robotique, et cela notamment car les mouvements observables dans la nature constituent une source inestimable d’inspiration.
La recherche est particulièrement poussée pour le mouvement et la stabilisation de drones : L’entreprise Festo a ainsi conçu un drone ressemblant étrangement à une libellule et dont le mouvement s’en inspire également : 4 ailes commandables séparément et 13 degrés de liberté (rien que ça !). Le mouvement est induit non pas par une rotation d’hélices mais par le battement des ailes, à l’image de la libellule, pour une maniabilité et une stabilité hors norme.
Imaginez un gecko, se déplaçant nonchalamment sur une paroi verticale, comme si la gravité lui était totalement étrangère … Où se trouve-t-il ? Dans une forêt équatoriale, sur un rocher dans un désert africain ? Perdu ! Il est à 400km au-dessus de nos têtes, sur une paroi de la Station Spatiale Internationale, et s’affaire à des réparations périlleuses. Prouesse de biomimétisme et design robotique, Ce robot-gecko-astronaute-mécanicien, qui aurait sa place dans un roman de science-fiction, est en réalité en bonne voie pour aider les astronautes dans leurs missions spatiales. Abigaille, c’est son nom, est co-développé par L’université Simon Fraser de Vancouver et l’Agence Spatiale Européenne. Chacune de ses 6 pattes est recouverte d'une couche d'adhésif sec reproduisant la microstructure des pattes du gecko, lui permettant de manoeuvrer sur tout type de surface.
Biomimétisme et design vont de paire là où on ne l' attend pas forcément, et le design robotique en est un très bel exemple ! En effet, les milliers d'espèces animales ou végétales connues représentent une source d'inspiration quasi illimitée pour concevoir des dispositifs robotiques innovants.
Biomimétisme et Design, la course au dernier kilogramme
Biomimétisme et design ne sont pas une association toute récente ! Retournons à la fin du XIXe siècle, lorsque naît l’idée de construire une tour haute de 300 mètres pour l’exposition universelle de 1889 à Paris. Ce n’est pas seulement par souci d’esthétisme qu’est imaginée la structure si emblématique de notre chère tour Eiffel : Maurice Koechlin, chef du bureau d’études des sociétés Eiffel, s’inspire de la forme du fémur humain pour dessiner une tour défiant, pour l’époque, les lois de la gravité. Son design biomimétique et poreux lui confère une excellente résistance au vent ainsi qu’une légèreté impressionnante : bien que pesant près de 10 000 tonnes, la tour Eiffel est moins lourde qu’un cylindre d’air qui la contiendrait ! Notre Dame de fer est donc un exemple historique de couplage entre biomimétisme et design architectural.
Aujourd’hui plus que jamais, efficacité énergétique et réduction de la consommation de CO2 sont au cœur des enjeux de nombreux secteurs industriels, en particulier la construction, l'automobile et l'aéronautique. Conception de structures plus légères et résistantes, recherche de matériaux légers et innovants, le maître mot semble dans bien des cas être la réduction de masse. Biomimétisme et design sont 2 leviers complémentaires pour faire du lightweight design un pari gagnant pour toutes les industries !
Biomimétisme et Design, au delà de la technique
Comment concilier les bénéfices socio-économiques recherchés par l’architecture moderne, et les défis énergétiques des métropoles d’aujourd’hui et de demain ?
La bio-inspiration, regroupant biomimétisme, biomorphisme et utilisation de matériaux naturels, s’installe durablement dans les projets de construction et d’aménagement des territoires. Gagner en luminosité, réguler la température mais aussi créer des symbioses à l’échelle d’un quartier font partie des promesses du développement de la démarche bio-inspirée dans l’architecture.
Lauréat du concours Eiffel 2019 sur le thème “Architecture et Biomimétisme”, le projet Sun Follower propose d’utiliser l’héliotropisme, faculté des végétaux à s’orienter en direction du soleil pour optimiser la photosynthèse, pour l’aménagement du quartier des Grands Voisins à Paris. Doté d’un système de ventilation naturelle dû à son architecture, le complexe présente des brise-soleil intelligents situés sur les façades des bâtiments qui s’adaptent aux variations de lumière et offrent des bénéfices fonctionnels tout en créant un espace vivant.
Nous ne pouvons qu’encourager le développement de tels projets conciliant biomimétisme et design naturel pour l’aménagement de nos espaces de vie. Chapeau à eux !