R.E.News future Technology-Ancient Weaving Inspires Next-Gen Metamaterials for Robotics and Engineering

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Le tissage ancestral inspire les métamatériaux du futur pour la robotique et l’ingénierie

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Parfois, l’avenir se trouve dans le passé. En s’inspirant d’un artisanat vieux de 7 500 ans, des ingénieurs de l’Université du Michigan ont mis au point de nouveaux métamatériaux tissés capables de combiner résistance et résilience d’une manière jusqu’ici jugée impossible.

Ce savoir-faire revisité pourrait transformer la robotique, l’ingénierie automobile, l’architecture et bien d’autres domaines, en apportant aux matériaux modernes les avantages mécaniques des paniers ancestraux.

Redécouvrir la force cachée du tissage

Tout a commencé lorsque Guowei (Wayne) Tu, doctorant en génie civil et environnemental, est tombé sur des récits concernant des paniers tressés datant de 7500 av. J.-C. Intrigué, il s’est demandé si le tissage, au-delà de son esthétique et de sa géométrie, ne cachait pas des atouts mécaniques fondamentaux.

Avec son directeur de recherche, Evgueni Filipov, professeur associé à l’U-M, l’équipe a démontré que le tissage confère bien des avantages structurels uniques : une rigidité suffisante pour supporter des charges importantes, alliée à une capacité étonnante à retrouver sa forme initiale après de lourdes compressions.

« Je suis enthousiasmé à l’idée de puiser dans les bienfaits du tissage ancestral pour concevoir des matériaux du XXIᵉ siècle », confie Filipov. « Imaginez des matériaux tissés ultralégers pour la robotique, capables de protéger les humains en cas de collision. »

Quand la géométrie devient performance

Les chercheurs ont façonné leurs métamatériaux à partir de rubans de polyester Mylar, larges comme un doigt et fins comme deux feuilles de papier. En les tissant perpendiculairement, ils ont obtenu des structures tridimensionnelles aux propriétés mécaniques inédites.

Les résultats furent spectaculaires : là où des plaques continues se déformaient irrémédiablement sous la contrainte, les structures tissées absorbaient les chocs et retrouvaient leur forme, même comprimées à moins de 20 % de leur hauteur initiale. Grâce au tissage, les contraintes se répartissaient harmonieusement, évitant le flambage destructeur observé sur les matériaux classiques.

Démonstrations impressionnantes

Contrairement à l’idée reçue selon laquelle le tissage rime avec souplesse excessive, les structures tissées ont affiché 70 % de la rigidité des plaques continues, tout en restant bien plus résilientes.

Les démonstrateurs parlent d’eux-mêmes :

Un bras robotique en L a pu supporter 80 fois son poids tout en restant capable de se plier et de revenir en place.

Un robot quadrupède tissé a porté 25 fois son poids, marché librement et retrouvé sa forme après surcharge.

« Avec quelques modules de base en forme de coin, nous pouvons concevoir et fabriquer facilement des surfaces et systèmes tissés complexes, à la fois rigides et résilients », explique Tu.

Des applications qui tissent passé et futur

Les perspectives d’utilisation sont vastes :

Robotique douce : structures légères mais solides, sûres au contact humain.

Automobile : pièces combinant rigidité et absorption des chocs.

Architecture : composants résistants aux contraintes environnementales sans se déformer.

Exosquelettes : structures adaptatives, soutenant le mouvement humain tout en absorbant les impacts.

Les chercheurs imaginent déjà des exosquelettes tissés dont la rigidité varierait selon les zones du corps, offrant à la fois liberté de mouvement et protection réutilisable.

Vers des systèmes intelligents et adaptatifs

L’avenir du projet va encore plus loin. L’équipe souhaite intégrer des matériaux électroniques actifs au sein de ces structures pour créer des systèmes « intelligents », capables de ressentir leur environnement et de changer de forme selon les besoins.

Quand la sagesse ancestrale éclaire la science moderne

Cette rencontre entre artisanat préhistorique et science des matériaux avancée démontre que l’innovation ne consiste pas toujours à inventer du neuf, mais parfois à redécouvrir et réinterpréter des savoirs oubliés.

Dans un monde en quête de solutions plus légères, plus solides et plus durables, le tissage — pratique millénaire et universelle — pourrait bien devenir l’un des outils les plus puissants de l’ingénierie du futur.
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 03/09/25-English

Ancient Weaving Inspires Future Metamaterials for Robotics and Engineering

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Sometimes the future lies in the past. Drawing inspiration from a 7,500-year-old craft, engineers at the University of Michigan have developed new woven metamaterials capable of combining strength and resilience in ways previously thought impossible.

This revisited know-how could transform robotics, automotive engineering, architecture, and many other fields, bringing the mechanical advantages of ancient baskets to modern materials.

Rediscovering the Hidden Power of Weaving

It all began when Guowei (Wayne) Tu, a doctoral student in civil and environmental engineering, came across accounts of woven baskets dating back to 7500 BC. Intrigued, he wondered if weaving, beyond its aesthetics and geometry, might conceal fundamental mechanical advantages.

With their research supervisor, Evgeny Filipov, an associate professor at U-M, the team demonstrated that weaving provides unique structural advantages: sufficient rigidity to withstand significant loads, combined with an astonishing ability to return to its original shape after heavy compression.

"I'm excited about the prospect of harnessing the benefits of ancient weaving to design 21st-century materials," says Filipov. "Imagine ultralight woven materials for robotics, capable of protecting humans in the event of a collision."

When geometry becomes performance

The researchers fashioned their metamaterials from Mylar polyester ribbons, as wide as a finger and as thin as two sheets of paper. By weaving them perpendicularly, they obtained three-dimensional structures with unprecedented mechanical properties.

The results were spectacular: whereas continuous plates would deform irreparably under stress, the woven structures absorbed shocks and regained their shape, even when compressed to less than 20% of their initial height. Thanks to the weaving, the stresses were distributed harmoniously, avoiding the destructive buckling observed in conventional materials.

Impressive demonstrations

Contrary to the common belief that weaving is synonymous with excessive flexibility, the woven structures displayed 70% of the rigidity of continuous plates, while remaining much more resilient.

The demonstrators speak for themselves:

An L-shaped robotic arm was able to support 80 times its weight while remaining able to bend and return to its original position.

A woven quadruped robot carried 25 times its weight, walked freely, and regained its shape after overloading.

"With a few basic wedge-shaped modules, we can easily design and manufacture complex woven surfaces and systems that are both rigid and resilient," explains Tu.

Applications that weave past and future

The potential uses are vast:

Soft robotics: lightweight yet strong structures, safe for human contact.

Automotive: parts combining rigidity and shock absorption.

Architecture: components that withstand environmental stresses without deforming.

Exoskeletons: adaptive structures, supporting human movement while absorbing impacts.

Researchers are already imagining woven exoskeletons whose rigidity would vary depending on the body's location, offering both freedom of movement and reusable protection.

Towards intelligent and adaptive systems

The future of the project goes even further. The team hopes to integrate active electronic materials into these structures to create "intelligent" systems, capable of sensing their environment and changing shape as needed.

When ancestral wisdom illuminates modern science

This encounter between prehistoric craftsmanship and advanced materials science demonstrates that innovation isn't always about inventing something new, but sometimes about rediscovering and reinterpreting forgotten knowledge.

In a world seeking lighter, stronger, and more durable solutions, weaving—a time-honored and universal practice—could well become one of the most powerful engineering tools of the future.
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 03/09/25-NL

Oud weefwerk inspireert toekomstige metamaterialen voor robotica en techniek

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Soms ligt de toekomst in het verleden. Geïnspireerd door een 7500 jaar oud ambacht hebben ingenieurs van de Universiteit van Michigan nieuwe geweven metamaterialen ontwikkeld die sterkte en veerkracht kunnen combineren op manieren die voorheen onmogelijk werden geacht.

Deze herziene kennis zou de robotica, autotechniek, architectuur en vele andere vakgebieden kunnen transformeren, door de mechanische voordelen van oude manden toe te passen op moderne materialen.

De verborgen kracht van weven herontdekken

Het begon allemaal toen Guowei (Wayne) Tu, een promovendus in civiele techniek en milieukunde, verhalen tegenkwam over gevlochten manden die dateren uit 7500 v.Chr. Geïntrigeerd vroeg hij zich af of weven, afgezien van de esthetiek en geometrie, fundamentele mechanische voordelen zou kunnen verhullen.

Samen met hun onderzoeksbegeleider, Evgeny Filipov, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Michigan, toonde het team aan dat weven unieke structurele voordelen biedt: voldoende stijfheid om aanzienlijke belastingen te weerstaan, gecombineerd met een verbazingwekkend vermogen om na zware druk terug te keren naar de oorspronkelijke vorm.

"Ik ben enthousiast over het vooruitzicht om de voordelen van eeuwenoud weven te benutten voor het ontwerpen van materialen voor de 21e eeuw", zegt Filipov. "Stel je ultralichte geweven materialen voor robotica voor, die mensen kunnen beschermen bij een botsing."

Wanneer geometrie prestaties wordt

De onderzoekers maakten hun metamaterialen van Mylar-polyesterlinten, zo breed als een vinger en zo dun als twee vellen papier. Door ze loodrecht te weven, verkregen ze driedimensionale structuren met ongekende mechanische eigenschappen.

De resultaten waren spectaculair: terwijl doorlopende platen onherstelbaar vervormden onder spanning, absorbeerden de geweven structuren schokken en herkregen ze hun vorm, zelfs wanneer ze werden samengedrukt tot minder dan 20% van hun oorspronkelijke hoogte. Dankzij het weven werden de spanningen harmonieus verdeeld, waardoor de destructieve knik die bij conventionele materialen wordt waargenomen, werd vermeden.

Indrukwekkende demonstraties

In tegenstelling tot de algemene opvatting dat weven synoniem staat voor overmatige flexibiliteit, vertoonden de geweven structuren 70% van de stijfheid van doorlopende platen, terwijl ze veel veerkrachtiger waren.

De demonstranten spreken voor zich:

Een L-vormige robotarm kon 80 keer zijn eigen gewicht dragen en bleef buigen en terugkeren naar zijn oorspronkelijke positie.

Een geweven viervoeter droeg 25 keer zijn eigen gewicht, liep vrij rond en herwon zijn vorm na overbelasting.

"Met een paar eenvoudige wigvormige modules kunnen we eenvoudig complexe geweven oppervlakken en systemen ontwerpen en produceren die zowel stijf als veerkrachtig zijn", legt Tu uit.

Toepassingen die verleden en toekomst verbinden

De potentiële toepassingen zijn enorm:

Zachte robotica: lichtgewicht maar sterke structuren, veilig voor menselijk contact.

Automotive: onderdelen die stijfheid en schokabsorptie combineren.

Architectuur: componenten die bestand zijn tegen omgevingsinvloeden zonder te vervormen.

Exoskeletten: adaptieve structuren die menselijke bewegingen ondersteunen en tegelijkertijd schokken absorberen.

Onderzoekers zijn al bezig met het bedenken van geweven exoskeletten waarvan de stijfheid varieert afhankelijk van de locatie van het lichaam, en die zowel bewegingsvrijheid als herbruikbare bescherming bieden.

Op weg naar intelligente en adaptieve systemen

De toekomst van het project gaat nog verder. Het team hoopt actieve elektronische materialen in deze structuren te integreren om "intelligente" systemen te creëren die hun omgeving kunnen waarnemen en indien nodig van vorm kunnen veranderen.

Wanneer voorouderlijke wijsheid de moderne wetenschap verlicht

Deze ontmoeting tussen prehistorisch vakmanschap en geavanceerde materiaalkunde laat zien dat innovatie niet altijd draait om het uitvinden van iets nieuws, maar soms ook om het herontdekken en herinterpreteren van vergeten kennis.

In een wereld die op zoek is naar lichtere, sterkere en duurzamere oplossingen, zou weven – een aloude en universele praktijk – wel eens een van de krachtigste technische hulpmiddelen van de toekomst kunnen worden.
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