Biomimétisme & NVH :
améliorer les technologies d'atténuation du bruit et des vibrations
Biomimicry is an approach which consists in drawing inspiration from nature's know-how in order to innovate. It aims at harvesting the intelligence of natural strategies and at transferring them to compagnies and human technologies.
This disruptive approach is a powerful lever for innovation and a real performance accelerator. It allows us to develop relevant, competitive and sustainable bioinspired solutions for companies.
Experte en discrétion, la nature a un large savoir-faire en la matière.
Proies et prédateurs, pour chasser ou se défendre, doivent être les plus furtifs possibles. Les stratégèmes pour éviter de se faire repérer sont nombreux et intelligents. Les animaux sont des experts en la maîtrise du bruit et des vibrations. Pour garantir leur survie, leurs structures et formes doivent optimiser au maximum les “performances NVH”.
Experte en résistance des matériaux, la nature possède également un large savoir-faire dans l’absorption des chocs et des vibrations. Tout système se doit d’être multi-fonctionnel et optimisé à la fois, entre robustesse et légèreté, acoustique, et parfois même thermorégulation et aérodynamisme.
Biomimicry is an approach which consists in drawing inspiration from nature's know-how in order to innovate. It aims at harvesting the intelligence of natural strategies and at transferring them to compagnies and human technologies.
This disruptive approach is a powerful lever for innovation and a real performance accelerator. It allows us to develop relevant, competitive and sustainable bioinspired solutions for companies.
Les coussinets des félins : la nécessaire recherche de furtivité
Dans la nature, les félins occupent le haut de la chaîne alimentaire. Ce sont de redoutables prédateurs. Même un grand tigre peut marcher silencieusement et furtivement grâce à l’anatomie de ses coussinets.
D’une très grande taille par rapport à ceux des canidés (chiens, loups, renards…), ces coussinets sont d’une élasticité extrême et absorbe la moindre vibration ou choc. Leur structure est particulièrement intéressante à étudier et ouvre de nombreuses potentialité de d'innovations par le biomimétisme.
Les félins sont des digitigrades : ils se déplacent sur le bout de leurs doigts. Cela les rend plus discrets et agiles, tels des maîtres de la chasse.
Leurs coussinets sont pour cela essentiels. Doux et veloutés, ils ressentent les moindres vibrations du sol, dissimulent leur présence lors de déplacements, et sont également extrêmement sensibles car ils permettent aux félins d’identifier la texture de leurs proies. Malgré cela, ils sont assez résistants pour supporter l’ensemble du poids du corps.
Quel est le secret de ces mystérieux coussinets ?
Ils sont constitués de nombreuses fibres élastiques prises dans un tissu adipeux, c’est-à-dire contenant des cellules graisseuses, serré et dense. La surface épaisse externe, l’épiderme, est constituée de plusieurs couches dont la couche cornée composée de nombreuses étages de cellules de kératine, mêmes protéines que nos ongles. En dessous, le derme, plus souple est riche en récepteurs sensoriels, puis le tissu sous-cutané (tissu adipeux) joue le rôle d’absorbeur de chocs et d’isolant thermique grâce à la juxtaposition de multiples cellules de graisses.
Cette structure multicouche peut inspirer des systèmes d'amortissement des vibrations dans de nombreuses pièces et composants industriels, de l'aéronautique à l'automobile, en passant par l'électroménager et ou le ferroviaire.
Crédits images : ©Chris Hubbard, Virginia Naples, Erin Ross, Burcu Carlon
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La toile d'araignée : spécialiste de l'absorption des vibrations.
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This disruptive approach is a powerful lever for innovation and a real performance accelerator. It allows us to develop relevant, competitive and sustainable bioinspired solutions for companies.
Sur la base de cette architecture naturelle complexe, une équipe de chercheurs d’Italie, de France et du Royaume-Uni a publié en 2016 ses recherches sur un métamatériau acoustique bio-inspiré. C’est un matériau possédant une architecture périodique spécifique qui lui donne des propriétés remarquables comme bloquer les ondes sonores et les vibrations mécaniques.
Ce métamatériau bio-inspiré est formé de mailles carrées contenant des anneaux résonnants et de ligaments de soutien qui rayonnent depuis le centre des anneaux vers l'extérieur. D’après les modélisations numériques réalisées, ce nouveau concept inhibe plus efficacement les sons basses fréquences que les autres métamatériaux existants.
Cela ouvre donc la porte à de toutes nouvelles applications par le biomimétisme, notamment pour la construction de ponts ou de structures antisismiques en architecture ou dans la conception de véhicules légers innovants avec des structures amortissants les vibrations et absorbants les chocs.
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Crédits images : ©Marco Miniaci, Anastasiia Krushynska, Alexander B. Movchan, Federico Bosia', Nicola M. Pugno'
Le pamplemousse : la porosité pour neutraliser les vibrations.
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Le laboratoire PROSE (Product Synthesis Engineering) de la Texas A&M University, a mis au point un modèle d’éléments finis basé sur la porosité non uniforme de la peau du pamplemousse. Le modèle simulait une mousse d’aluminium avec 66% de pores dispersés à moins de 0,6 cm des faces supérieure et inférieure de la mousse.
Pour tester l’efficacité de la répartition de la porosité, l'équipe a simulé la chute de la mousse sur sa face supérieure à partir d'une hauteur de 1,5 mètres, puis a mesuré la distribution des contraintes. Le choc provoqué par l’impact était principalement absorbé par la face supérieure et ne se propageait pas complètement dans la face inférieure, ce qui a démontré des propriétés d’absorption du choc similaires à celles du pamplemousse.
Cette conception en mousse est une remarquable illustration du biomimétisme. Elle pourrait être utile dans des applications impliquant des chocs ou des vibrations importantes. Dans le domaine automobile par exemple : améliorer l’amortissement d'un véhicule et réduire les vibrations dans la transmission, la mécanique interne, le moteur ou les roues.
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Crédits images : ©Ortiz J, Zhang G, DA McAdams
Biomimicry is an approach which consists in drawing inspiration from nature's know-how in order to innovate. It aims at harvesting the intelligence of natural strategies and at transferring them to compagnies and human technologies.
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