AcceleRated discovery and dEvelopment of smart Materials and structures with 4D prInting technologieS

Introduite en 2013 par le MIT et l’Université du Colorado, l’impression 4D associe fabrication additive et matériaux actifs pour créer des objets capables d’évoluer en réponse à un stimulus. En intégrant le temps dans l’espace 3D, les relations entre les besoins applicatifs et les moyens technologiques deviennent plus complexes. Ce projet vise à structurer cette évolution en abordant plusieurs axes de recherche : numérique (développement d’une base de données/connaissances et d’outils d’apprentissage automatique pour les matériaux et les structures), matériaux et procédés (exploration de nouvelles compositions et techniques de fabrication adaptées à l’impression 4D) et prospective (études exploratoires, notamment en reliant impression 4D et biomimétisme ou en intégrant l’intelligence des matériaux).

L’ambition du projet est de transformer l’impression 4D d’une discipline académique en technologie industrielle. Les objectifs scientifiques sont les suivants :

1. Apprentissage automatique et modélisation des matériaux intelligents : utilisation du machine learning pour concevoir de nouveaux matériaux optimisant imprimabilité, réponse aux stimuli, durabilité et performances mécaniques, développement d’une ontologie des matériaux intelligents permettant de structurer une base de données intégrant simulations numériques et expériences physiques, intégration du raisonnement sémantique pour rendre l’IA explicable et améliorer la prise de décision.

2. Apprentissage automatique et conception de structures 4D : application de méthodes computationnelles pour créer des structures 4D multi-matériaux et métamatériaux, exploitation de la combinaison actifs/passifs et des stimuli pour optimiser les transformations de forme et les performances mécaniques, construction d’une ontologie dédiée aux objets et structures 4D pour capturer les schémas de distribution des matériaux et les comportements contre-intuitifs, fournissant ainsi des recommandations pertinentes.

Ce projet s’inscrit dans une démarche pluridisciplinaire, visant à accélérer la transition de l’impression 4D vers des solutions industrielles innovantes.