La nature comme modèle : squelettes et formes de poissons inspirent les constructeurs automobiles

Certes, beaucoup de choses ont changé depuis l'invention de la voiture en 1886. Mais comparé à quatre milliards d'années d'évolution, ce n'est guère plus qu'un battement de cils. La nature a souvent de bien meilleures solutions.

C'est de la construction ou cela peut-il être supprimé ? Lorsque Klaus Millerferli tient dans ses mains les dômes d'amortisseurs de la nouvelle Mercedes EQXX, on pourrait croire qu'il s'est trompé.

En effet, cette pièce métallique informe et déstructurée ressemble plus à une poubelle qu'à un objet d'avant-garde. Et il est difficile de croire le chef de projet lorsqu'il dit que l'essieu avant du véhicule électrique technologique doit s'y appuyer.

Mais Millerferli pèse la pièce moulée avec la plus grande estime dans sa main et se réjouit de son faible poids et de sa forme aérée. Car non seulement il est extrêmement solide, mais il pèse quatre kilos de moins qu'un composant conventionnel.

Créés sur le modèle de la nature - squelettes en carbone

"Pour cela, nous l'avons construit en nous inspirant de la nature", explique l'ingénieur. Au lieu d'être conçu sur une planche à dessin avec le même logiciel sur ordinateur que celui utilisé pour générer les monstres des jeux vidéo - non pas dessiné, mais formellement cultivé - il ressemble donc à un squelette.

Et tout comme les os humains ou animaux, la pièce structurelle est extrêmement solide aux endroits clés, mais n'a besoin d'aucun surplus de matériau et est donc particulièrement légère.

Millerferli suit ainsi une tendance très en vogue chez les concepteurs automobiles. Ils s'inspirent de la nature pour obtenir le poids le plus faible possible et une autonomie maximale. C'est particulièrement évident avec la Mission R, avec laquelle Porsche donne forme à la voiture de course électrique du futur.

Au lieu de construire un cadre et de l'habiller d'une carrosserie, la voiture biplace est dotée d'un squelette en carbone visible de loin, dont les espaces ouverts, à la manière d'un treillis, offrent des vues et des perspectives tout à fait inhabituelles, en particulier sur le toit.

"La forme et la fonction se rejoignent parfaitement", explique le designer Peter Varga. "Car ce soi-disant exosquelette n'est pas seulement particulièrement léger et stable, mais il a aussi un aspect spectaculaire".

Tortue et crâne de dinosaure

Avant Porsche, d'autres avaient déjà eu cette idée : Le prestataire de services de développement Edag à Wiesbaden, par exemple, a créé le véhicule technologique Genesis. Sa carrosserie a été imprimée en 3D sur le modèle d'une carapace de tortue.

Ou encore le biplace sportif de l'Institut Fraunhofer pour la technique de production et l'automatisation (IPA) de Stuttgart. Pour qu'il pèse moins de 500 kilos tout en offrant une protection suffisante contre les accidents, le crâne du simosaure a servi de modèle pour la structure de la carrosserie.

Finalement, les chercheurs ont trouvé quelques parallèles intéressants : Lors de la chasse, l'os était sollicité de la même manière que le châssis lors de la conduite sur une piste bosselée. Et lorsque la mâchoire a claqué en mangeant, des forces similaires à celles d'un crash ont été appliquées, expliquent les experts de l'IPA.

Dandinant sur terre et élégant sur l'eau

Outre la légèreté et la sécurité, c'est surtout l'aérodynamique qui s'inspire de la nature. "Car en matière de résistance à l'écoulement, l'évolution a déjà produit quelques formes sensationnelles", explique Teddy Woll, qui dirige la soufflerie chez Daimler. Le pingouin, par exemple.

Sur terre, il peut sembler lent et sa démarche n'est ni efficace ni esthétique. "Mais dans l'eau, il ne fait pas le poids", dit Woll, qui pourrait passer des heures à parler des oiseaux et des poissons. Il n'est donc pas étonnant que certains détails de nos voitures rappellent des ailes ou des nageoires, ou même que leur forme entière imite celle d'un poisson.

Mais il y a des limites, notamment en termes de conflit entre l'aérodynamique et l'esthétique, admet Woll. Il évoque le poisson-coffre qui a servi de modèle à la voiture bionique des Souabes en 2005. Le poisson est certes particulièrement aérodynamique et la voiture qu'il a inspirée est extrêmement efficace, avec un coefficient de traînée de 0,19.

Mais la beauté est différente. Bien qu'elle soit parfaitement adaptée à un monospace compact ou à un SUV, cette forme ne devrait donc guère correspondre au goût du grand public - et elle a depuis longtemps disparu dans les réserves des designers.

Effet fleur de lotus pour des toilettes et des flancs de pneus propres

Des châssis de carrosserie ressemblant à un squelette d'os, des éléments de structure et des lignes de conception ressemblant à des corps de poissons - aussi nouvelles que soient ces idées, la bionique est un concept ancien. Que ce soit dans le domaine de l'automobile, de l'aviation ou de l'électroménager, la nature a toujours été un modèle pour les réalisations pratiques.

L'un des exemples les plus populaires de transfert de la nature à l'usine est ce que l'on appelle l'effet fleur de lotus, qui permet aux feuilles de la plante de résister à la saleté.

Le principe des petits picots qui font perler l'eau et donc les particules de saleté de la surface de la plante a pu être appliqué par les chercheurs à des surfaces artificielles. Ainsi, les lavabos et les cuvettes de WC sont toujours propres. Une propriété qui permettra bientôt aux fabricants de peinture de se passer des stations de lavage pour voitures et aux fabricants de pneus de garder les flancs de leurs pneus propres.

Un requin efficace comme modèle pour des voitures plus efficaces

Mais il n'y a pas que les fleurs qui inspirent les chercheurs, il y a même les écailles de poisson. Ainsi, il y a quelques années, des chercheurs de BMW ont examiné de près la peau du requin. Des profils spéciaux peuvent réduire la résistance au frottement jusqu'à trois pour cent.

L'idée est la suivante : si l'on transfère ces profils sur un film et qu'on le colle sur la tôle, la consommation pourrait être réduite en conséquence. Les Bavarois n'ont toutefois pas poursuivi cette idée.

Ce n'est pas inhabituel : en effet, les idéaux bioniques entrent souvent en conflit avec d'autres exigences posées à la voiture - qu'il s'agisse des coûts, de la mise en œuvre dans la production ou tout simplement du goût : "Car tout ce que la bionique nous impose, par exemple en matière de design, ne plairait pas forcément aux consommateurs", explique Woll, aérodynamicien chez Mercedes, en évoquant le conflit constructif permanent avec les designers.

La bionique n'est pas pour autant abandonnée. Au contraire, les approches de développement existantes ne peuvent pas toujours tenir compte des nombreux défis auxquels le secteur automobile est actuellement confronté. La bionique est une source d'inspiration et de solutions intéressantes", explique Julia Jung, porte-parole de BMW.

Source : Squelettes et formes de poissons inspirent les constructeurs automobiles / Nürnberger Nachrichten (18.10.2022)