L’impression 4D prend son envol

Le professeur Suong Van Hoa dans son laboratoire, à l'Université Concordia
Photo: Adil Boukind Le Devoir Le professeur Suong Van Hoa dans son laboratoire, à l'Université Concordia

Un professeur de l’Université Concordia et ses étudiants ont créé une aile d’avion flexible, pouvant imiter le battement d’ailes d’un oiseau, « un rêve » pour les scientifiques, estime Suong Van Hoa.

Les avions disposent déjà d’ailes en matériaux composites, explique M. Hoa, mais ces ailes sont « fixes » et ne permettent pas de « voler comme des oiseaux », qui eux, peuvent « modifier la forme de leurs ailes pour changer la direction du vol ».

L’aile construite par les chercheurs peut quant à elle se plier jusqu’à 20 degrés, tout en résistant à un poids d’environ 22 kg. Elle ne peut donc, pour l’instant, être utilisée que sur des petits avions, qui ne transportent pas de passagers, ou encore sur des drones.

La prouesse technologique est toutefois une avancée pour le domaine aérospatial. « Nous célébrons des avancées de ce type », a indiqué une porte-parole de Bombardier, sollicitée par Le Devoir pour réagir à l’étude.

Photo: Adil Boukind Le Devoir La maquette de l'aile mesure un tiers de la taille réelle.

« Plusieurs étapes seraient nécessaires avant une éventuelle intégration dans le portfolio technologique de nos avions. Il faudra que la technologie soit démontrée d’abord sur de petits véhicules aériens, comme l’a souligné le professeur. Il faudrait ensuite s’assurer du bon niveau de maturité technologique (TRL, selon le sigle en anglais). Une fois tout cela complété, il serait envisageable de tester une telle technologie sur de petites surfaces de vol d’un avion, comme un aileron ou un volet », a ajouté l’entreprise québécoise d’aérospatiale.

Doter les avions de telles ailes permettrait notamment de réduire leur consommation de carburant, puisque les frottements de l’air sont moins importants.

Pour créer son aile flexible, le professeur de génie mécanique, industriel et aérospatial a fait appel à une nouvelle méthode d’impression, qu’il a développée il y a cinq ans : l’impression 4D de matériaux composites (4DPC).

La 4DPC ressemble à l’impression 3D, à la différence qu’elle utilise, à la place du plastique, des fibres de verre ou de carbone très fines (environ 1/10 du diamètre d’un cheveu humain), collées ensemble par une résine. Ces composites « très légers » offrent une meilleure « résistance », explique M. Hoa, qui travaille sur ces matériaux depuis 1979.

L’impression se fait « sans moule », souligne le chercheur. C’est un stimulus comme l’eau, le froid ou la chaleur (cela varie selon les matériaux) qui provoque une réaction et modifie la surface initialement plane. « La quatrième dimension, c’est le changement de la forme plane à une forme complexe avec des courbes », résume-t-il.

Photo: Adil Boukind Le Devoir Plusieurs fibres collées ensemble par de la résine

L’absence de moule est un avantage primordial selon le chercheur, puisqu’elle facilite la construction, en réduit le coût et fait gagner du temps.

M. Hoa y voit également un gain de place. « C’est plus difficile et coûteux d’envoyer une structure en 3D […] dans l’espace ou dans des régions isolées » que d’y envoyer un « colis en dimension plane » auquel on appliquera, une fois arrivé à destination, le stimulus nécessaire pour le déformer en la forme souhaitée.

Si cette méthode de livraison demeure pour l’instant une idée, la 4DPC a déjà fait ses preuves. Avec son imprimante, M. Hoa a par exemple été capable de manufacturer sans moule des ressorts à lames, une pièce à la forme complexe utilisée pour la suspension de véhicules.

Suong Van Hoa travaille aujourd’hui avec un étudiant au doctorat sur les éoliennes urbaines verticales, des installations qui nécessitent des « pales très courbées ».

Lorsqu’on lui demande jusqu’où s’étendent ses idées d’inventions, le professeur répond en souriant qu’« il n’y a pas de limites. Ça dépend de jusqu’où va l’imagination ».

Ce contenu est réalisé en collaboration avec l’Université Concordia.

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