Des chercheurs introduisent des meubles tricotés

Yuichi Hirose a un rêve : celui qu’un jour tout le monde aura accès à une machine capable de tricoter des meubles.

Cette machine ne se contenterait pas de tricoter le tissu extérieur du meuble, mais utiliserait le tricot pour façonner des chaises, des tables et d’autres objets solides en trois dimensions. Vous en avez assez de ce canapé ? Démêlez-le et réutilisez le fil pour tricoter vous-même un pouf.

Cette nouvelle technique de fabrication, imaginée pour la première fois par Hirose, doctorant en robotique à l’école d’informatique de l’université Carnegie Mellon, s’appelle le tricotage solide. L’idée a captivé son imagination il y a plus de dix ans. Et aujourd’hui, en collaboration avec une équipe de recherche dirigée par James McCann, professeur associé à l’Institut de robotique, il en a fait une réalité.

« Mon rêve est d’avoir ces machines à tricoter solides partout dans le monde », a déclaré Hirose.

Alors qu’il était encore en train de construire la machine, Hirose a vu sur Internet un article sur un projet de logiciel de McCann qui facilitait la reprogrammation des machines à tricoter commerciales. Cette méthode offrait un moyen pratique d’utiliser les machines pour fabriquer des pièces tricotées en 3D personnalisées. Il s’agissait de formes creuses, comme des lapins qui pouvaient être rembourrés, et non de pièces tricotées solides, mais Hirose et McCann ont commencé à parler d’une éventuelle collaboration.

La machine à tricoter de Hirose était quelque peu terminée en 2020, mais la pandémie a mis la collaboration en suspens. En 2022, Hirose a finalement rejoint le laboratoire Textiles en tant qu’assistant de recherche, puis a rejoint le programme de doctorat en robotique.

L’équipe de la CMU a présenté ses solides recherches en matière de tricotage et le prototype de machine à SIGGRAPH 2024, la conférence annuelle sur l’infographie et les techniques interactives, où elle a remporté une mention honorable au concours du meilleur article. SIGGRAPH a publié un article de blog sur le projet.

Le prototype, de la taille d’un sèche-linge, est encore limité dans les formes et les dimensions qu’il peut produire. Il peut fabriquer des prismes triangulaires ou rectangulaires de différentes longueurs. L’objectif est de créer une machine capable de produire automatiquement des objets solides, mais des travaux supplémentaires sont nécessaires pour améliorer son fonctionnement.

La machine étire considérablement les boucles de fil, c’est pourquoi les chercheurs ont utilisé un cordon élastique comme fil. Pourtant, les tricots solides qui en résultent sont «étonnamment fermes», compte tenu du fait qu’ils sont faits de cordon souple, a déclaré McCann.

« Cela ressemble un peu à une pile de feutre ou à la semelle d’une chaussure », a-t-il déclaré.

Bien que la machine soit désormais limitée dans ce qu’elle peut produire, il est possible d’utiliser cette technique pour tricoter à la main des formes plus grandes et plus complexes, comme une paire de sandales.

Hirose a déclaré qu’il prévoyait d’orienter ses recherches futures dans deux directions différentes : construire une machine beaucoup plus grande pour produire des meubles et fabriquer une machine plus petite pour des objets précis.

« Nous espérons que d’autres personnes construiront leurs propres machines à tricoter solides et proposeront des idées que nous n’avons pas encore explorées », a déclaré McCann.

En plus de Hirose et McCann, l’équipe de recherche comprenait Angelica Bonilla Fominaya, une étudiante en arts et en informatique aujourd’hui ingénieure en logiciels chez Google, qui a utilisé cette technique pour produire des œuvres d’art. Mark Gillespie, qui a récemment obtenu son doctorat en informatique, a développé le logiciel de visualisation 3D du projet, qui s’est avéré très utile pour comprendre le processus complexe de conception.

De plus amples informations sont disponibles sur le site Web du projet, notamment pour les autres chercheurs.

Si tout cela vous semble un peu confus, vous êtes en bonne compagnie. Vous pouvez considérer le tricotage solide comme une analogie avec l’impression 3D. Tout comme les imprimantes 3D construisent des formes couche par couche, le tricotage solide construit des formes en ajoutant couche après couche tricotée. Mais plutôt que d’être maintenue ensemble par de la colle ou du plastique fondu, chaque nouvelle couche est cousue à la précédente.

Il est possible de réaliser des tricots solides à la main, plutôt qu’avec une machine, pour mieux comprendre le sujet. Les chercheurs ont publié un ensemble d’instructions pour le tricot à la main et une vidéo pour les tricoteurs qui souhaitent en savoir plus.

« Il peut être difficile de comprendre le concept », a déclaré McCann, responsable du laboratoire textile de Carnegie Mellon. « Mais c’est une idée très intéressante et très prometteuse. »

Hirose a eu cette idée en 2012, alors qu’il préparait son master en fabrication numérique à l’université Keio au Japon. Il s’intéressait aux objets reconfigurables, en partie stimulé par un projet du département d’informatique de SCS appelé Claytronics. Ce projet visait à construire de petits robots modulaires qui s’auto-assemblaient pour créer de nombreuses formes différentes.

« Ces robots étaient très cool, mais pas très polyvalents », a-t-il déclaré.

Les robots modulaires étaient généralement reliés entre eux par des moyens tels que des aimants ou des frictions (comme les briques LEGO) et pouvaient être facilement délogés. Hirose cherchait quelque chose de plus durable, mais toujours reconfigurable. C’est alors qu’il a eu l’idée du tricotage solide.

Après avoir obtenu son master, il s’est lancé dans le monde du travail, mais il n’a jamais abandonné l’idée de tricoter. Il a fini par obtenir des subventions, a quitté son emploi et, en 2018, a commencé à construire une machine à tricoter solide. Comme les machines à tricoter commerciales, sa machine utilisait des rangées d’aiguilles à loquet (des aiguilles à crochet avec des loquets qui peuvent être fermés ou ouverts) pour manipuler le fil et maintenir les boucles ouvertes pour la rangée de points suivante.