Considéré aujourd’hui comme une des principales solutions pour innover de manière durable, le biomimétisme se présente comme un important levier de développement. D’après des prévisions publiées sur le site de Sia Partners, il permettrait de créer environ 50 000 emplois en France, d’ici à 2030. Parmi les récentes innovations qui ont été mises au point en utilisant cette approche, on peut citer le Solar Gate. Développé par une équipe de chercheurs de l’Université de Stuttgart et celle de Fribourg, ce dispositif d’ombrage s’inspire des pommes de pin. Il s’adapte aux conditions météorologiques et aux saisons pour améliorer le confort thermique d’un bâtiment.
Un dispositif autonome
Les systèmes d’ombrage mobiles ou orientables installés au niveau des façades des bâtiments consomment généralement de l’énergie pour bloquer ou laisser passer les rayons du soleil. Contrairement à ces dispositifs, le Solar Gate du groupe de scientifiques allemands est entièrement autonome et ne comporte aucun élément mécatronique. Il s’appuie sur la réactivité des matériaux aux variations d’humidité et de température pour occulter ou laisser pénétrer le rayonnement solaire dans un bâtiment. Selon Achim Menges, le directeur de l’ICD (Institut de conception et de construction informatiques) de l’Université de Stuttgart, son équipe a mis au point un dispositif qui s’ouvre et se referme de manière autonome, en fonction des changements de temps.
Un matériau hydromorphique imprimé en 4D
Dans la conception du Solar Gate, les chercheurs allemands se sont tournés vers un matériau hydromorphique, naturel, abondant et renouvelable, à savoir la cellulose. Ils ont ensuite utilisé l’impression 4D pour concevoir des éléments capables d’imiter les écailles, ou sporophylles, des pommes de pin, qui se ferment et s’ouvrent en fonction de l’humidité. Grâce à cette technique de fabrication innovante et aux propriétés de la cellulose, ils ont réussi à mettre au point un système d’ombrage révolutionnaire réagissant aux conditions climatiques.
Lorsqu’ils sont soumis à une humidité élevée, les éléments imprimés constitués de cellulose se dilatent. Ce qui entraîne l’ouverture des éléments imprimés et laisse passer la lumière du soleil. En revanche, dans un environnement sec, ils libèrent leur humidité, se contractent, se ferment et empêchent une grande partie des rayons du soleil de pénétrer dans un bâtiment. D’après le responsable du groupe de biomécanique végétale de l’Université de Fribourg, le Solar Gate est aussi robuste que les modèles biologiques sur lesquels il s’est inspiré et imite l’esthétique des mouvements des plantes.
Des tests menés à l’Université de Fribourg
Pour évaluer l’efficacité et la robustesse de leur invention, les chercheurs ont réalisé des essais dans des conditions réelles pendant un an. Ils ont ensuite décidé de l’installer sur le livMats, un bâtiment de démonstration dédié à la recherche de l’Université de Fribourg. Pour analyser plus efficacement la réactivité du dispositif d’ombrage, ils ont opté pour la verrière orientée au Sud. Lors des tests, ils ont remarqué que les éléments imprimés en 4D s’ouvrent en hiver pour favoriser l’entrée des rayons du soleil et améliorer le chauffage naturel du bâtiment.
D’autre part, en été, ils se contractent et se ferment, évitant ainsi les surchauffes. Suite aux résultats prometteurs des essais effectués par le groupe de scientifiques, le Solar Gate se présente aujourd’hui comme une solution autonome et plus écologique que les systèmes d’ombrage classiques. Plus d’informations : uni-stuttgart.de. Les innovations qui s’inspirent de la nature m’ont toujours fasciné, et vous, qu’en pensez-vous ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .
