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Métamatériaux découpeuse laser

Atelier Fablab textile du 05/11/2021

Création de métamatériaux à la découpeuse laser

Auxétique

Les métamatériaux auxétiques sont des matériaux qui ont un coefficient de poisson négatif qui leur donne des propriétés de déformation particulière.

Les métamatériaux permettent des propriétés configurables au sein d’une même pièce. Nous allons explorer les possibilités de transformer des matériaux et leurs propriétés grâces à l’auxétique.

Un matériau auxétique s’étire dans une direction lorsque qu’il est soumis à un étirement.

Les matériaux auxétiques s’inspirent de l’art du Kirigami qui exploitent les découpent faites dans le papier pour créer de nouvelles structures.

Les matériaux auxétiques sont composés de :

  • un bloc de construction, la plus petite pièce nécessaire pour construire la structure finale en la faisant pivoter, en la reflétant et en la traduisant.
  • une cellule unitaire composée de plusieurs blocs de construction tournés, mis en miroir et traduits.
  • la structure finale, constituée de plusieurs cellules unitaires translatées (le long d’un réseau carré ou triangulaire).

Dans les figures ci-dessous, voici 2 conceptions paramétriques. Pour ces 2 blocs de construction, il y a 4 paramètres : l, la longueur du bloc de construction, t l’écart de charnière, a la taille de la coupe, thêta l’angle de coupe.

 

Denis Terwagne qui travaille au Fablab et Nicolas De Coster ont réalisé un permettant de modéliser des auxétiques en donnant des dimensions personnalisées appelé le « Bistable Pattern Generator Bistable Auxetic »

Ces motifs au format SVG peuvent ensuite être découpés à la découpeuse laser.

Ce motif ne se déforme que lorsqu’il est sous tension et passe à un autre état. Le motif se dilate sous la contrainte longitudinale et se contracte lorsqu’il est comprimé. Si le motif est appliqué sur des zones stratégiques, cela pourrait aider à obtenir un vêtement adapté.

Choix du tissu

Afin de travailler sur les métamatériaux textiles, le choix du tissus est important, selon les propriétés du tissus les effets de la découpeuse laser et la tenue dans le temps seront différents.

Pour les tissus contenant du polyester, le faisceau laser cautérise les bords de découpe du polyester et évite ainsi au tissu de s’effilocher. Tandis que le tissus comme le coton, le lin ou le jean risqueront de s’effilocher.

 

Attention !

Tous les matériaux ne peuvent pas être découpés avec la découpeuse laser, les matériaux contenant du Chlore produisent des émanations toxiques lors de la découpe laser.

Afin de déterminer si un tissu contient du Chlore, il est nécessaire de réaliser le test de Beilstein décrit dans l’article “Comment reconnaitre un tissus ?”

Découpeuse laser

Nous utilisons la découpeuse laser epilog mini du Fablab ULB.

Le fichier préparé en envoyé sur le logiciel de découpe laser épilog relié à la découpeuse laser.

Cette interface va nous permettre de régler les paramètres de découpe et de gravure.

Afin de connaitre ces paramètres il est nécessaire de réaliser préalablement des tests sur le tissus pour connaitre à quelle puissance et quelle vitesse celui-ci se découpe ou se grave.

Pour réaliser ce test nous appliquons différentes puissances de découpe à la même vitesse et observons à quelle puissance le tissu est découpé. Dans le dessin les cercles sont dessinés de couleurs différentes, de façon à pouvoir appliquer une puissance de découpe à chaque couleur dans le logiciel Epilog.

Applications

L’utilisation des métamatériaux auxétiques permet de donner des propriétés de déformations à des matériaux différentes de leurs propriétés de base.

Dans le textile cela peut servir à donner des propriétés utiles lors de la création de vêtements ou d’accessoires.

Charles Kaisin basket bag

Charles Kaisin, créateur belge, utilise les propriétés de la déformation pour créer un sac qui se met en forme à partir d’un morceau de cuir plat. C’est en pliant le sac que le motif se déforme pour donner le format souhaité.

 

 

 

Active Auxetic

Active Auxetic  sont des matériaux qui présentent un comportement auxétique lorsqu’ils sont exposés à la chaleur.

 

Loom dress

Le projet Loom dress  est une recherche sur le vêtement imprimé en 3D en concevant des motifs flexibles, adaptables et à la mode et en explorant les propriétés auxétiques