Le pli dans la nature

 

Le pli est l'optimisation spontanée des contraintes issues de son milieu

 

Lorsque que l’on s’intéresse aux origines du pli, l’observation de la nature, en constante recherche d’équilibre, donne des réponses sur leurs différents types. Le plissage est le résultat morphologique résultant de contraintes issues de son milieu. On peut les classer selon 3 thèmes : les « systèmes contenus », les « systèmes évolutifs », les « systèmes structuraux » .

Les systèmes contenus

Les systèmes contenus sont caractérisés par le fait que le pli est irréversible, les déformations plastiques ont lieu dans la matière. En géologie, un pli est une déformation de roche ductile, c’est-à-dire qu’elle a le pouvoir de s’étirer et s’allonger sans se casser sous une contrainte. En fonction de la contrainte et de la nature des roches (plus ou moins ductile), on peut obtenir différentes sortes de plis. Ces déformations ont pour but de relâcher les contraintes subsistantes dans la matière, ici la croûte terrestre.

 

Plissure de roche

Les systèmes évolutifs

A contrario des systèmes contenus, les systèmes évolutifs sont des systèmes capables d’évoluer dans le temps et l’espace. Le végétal est un exemple d’optimisation des contraintes en continu pour profiter au maximum des ressources disponibles.

 L’éclosion des bourgeons libère des feuilles pliées prêtes à capter un maximum de lumière afin de réaliser au plus vite la photosynthèse nécessaire à la croissance. La surface des feuilles initiale étant multipliée par le pliage, le hêtre a un avantage vis-à-vis de la concurrence.

 

Bourgeon de hêtre, éclosion de feuilles plissés

Les systèmes structuraux 

Les systèmes structuraux sont caractérisés par le fait que les pliures servent à rigidifier la structure. Les structures à paroi mince, telles que des brins d'herbe ou des feuilles de palmier, sont structurellement rigidifiées sur un axe (ou deux) en raison de leur structure de pliage en relief. La feuille de Grandis de Licuala présente une nervure radiale en zigzag qui explique sa stabilité, en particulier lorsque les forces du vent changent.

 

Feuille de Grandis de Licuala plissée

La section des cactus est souvent un polygone étoilé afin d’optimiser la surface de contact avec l’air, dont elle retire l’eau pour survivre. De plus cette structure permet de rigidifier le cactus afin qu’il résiste aux vents. 

 

Le pli chez le cactus

Les coques présentent souvent une nervure radiale en zigzag qui explique leur robustesse. La coquille agit comme un véritable bouclier pour préserver les organes vitaux des menaces extérieures.

 

Coquillages: à gauche des coques et à droite une coquille St Jacques

 

Vers l'ingénierie du pliage

Depuis longtemps les ingénieurs s'intéressent à l'origami qui puise ses origines sur l'observation de la nature et sa restitution à partir du pliage d'une feuille. Cette source d'inspiration permet d'optimiser de nombreuses caractéristiques techniques, comme :

• Le stockage,
• La portabilité,
• La déployabilité,
• La réduction de la quantité de matière, du nombre de pièces,
• La facilité d'assemblage,
• Le changement d'échelle.

Ces sujets sont particulièrement étudiés  dans le secteur de l’aérospatial où le stockage, la portabilité et la déployabilité sont souvent à l’origine du design des applications. Néanmoins, le design inspiré par les origamis peut trouver sa place dans de nombreuses applications industrielles, une fois un procédé de fabrication mis en place.

30 Mars 2023