L’IA aide les imprimantes 3D à « écrire » avec des cordes fluides en torsion comme Jackson Pollock.

Si vous avez déjà fait couler du miel sur une tranche de pain grillé, vous avez certainement remarqué comment le liquide ambré se plie et se torsade sur lui-même en touchant le pain. La même chose peut se produire avec les imprimantes 3D et 4D si le bec d’extrusion est trop éloigné du substrat d’impression. Des scientifiques de Harvard ont emprunté une page aux méthodes novatrices de l’artiste d’expressionnisme abstrait Jackson Pollock – aka le « maître de l’éclaboussement » – pour exploiter la physique sous-jacente au lieu de tenter de la contrôler, afin de accélérer considérablement le processus, selon un nouvel article publié dans le journal Soft Matter. Avec l’aide d’apprentissage machine, les auteurs ont pu décorer une biscotte avec du sirop de chocolat pour démontrer la faisabilité de leur nouvelle approche. Comme nous l’avons signalé précédemment, Pollock a très tôt employé une technique de « filament volant » ou de « caténaire volant » avant de perfectionner ses méthodes de goutte à goutte. La peinture forme divers filaments visqueux qui sont projetés contre une toile verticale. La technique de goutte à goutte consistait à étendre une toile à plat sur le sol, puis à verser de la peinture par-dessus. Parfois, il la versait directement d’une boîte; parfois, il utilisait une baguette, un couteau ou une brosse; et parfois, il utilisait une seringue. L’artiste se déplaçait généralement « rythmiquement » autour de la toile pendant qu’il travaillait. Son style a longtemps fasciné les physiciens, comme en témoigne la controverse entourant la question de savoir si les tableaux de Pollock présentent des motifs fractals ou non. En 2011, le mathématicien Lakshminarayanan Mahadevan, de Harvard, a collaboré avec l’historien de l’art Claude Cernuschi sur un article publié dans Physics Today examinant l’utilisation par Pollock d’une « instabilité de torsion » dans ses tableaux. L’étude décrit mathématiquement comment un fluide visqueux se plie sur lui-même comme une corde qui s’enroule – tout comme verser du sirop d’érable froid sur des pancakes. Les motifs qui se forment dépendent de l’épaisseur du fluide (sa viscosité) et de sa vitesse de circulation. Les fluides épais forment des lignes droites lorsqu’ils sont étalés rapidement sur une toile, mais ils formeront des boucles, des sinusoïdes et des huit lorsqu’ils seront versés lentement. Mahadevan a ensuite mesuré l’épaisseur des lignes et le rayon des spires dans un tableau de Pollock montrant cet effet, et l’équipe a utilisé ces données pour estimer le débit de peinture au fur et à mesure que la main de l’artiste se déplaçait sur la toile. Une étude de 2019 a contredit cette conclusion, trouvant au contraire que la très grande majorité des traces de Pollock avaient été produites parce que l’artiste avait activement évité les instabilités de torsion – bien que les auteurs aient reconnu que leur travail n’était probablement pas la dernière parole sur la question. Aujourd’hui, Mahadevan a concentré son attention sur l’application de ce qu’il a appris sur les instabilités de torsion de Pollock à l’écriture directe d’encre, un moyen versatile d’impression 3D et 4D. L’inconvénient est que l’écriture directe d’encre est un processus très lent, car tout écoulement non uniforme tombant d’une hauteur se tord ou se plie, ce qui entraîne des défauts dans les objets imprimés. Cela signifie que le bec d’extrusion doit être placé à quelques millimètres à peine de la surface d’impression pour imiter exactement le motif d’impression cible. Une autre limitation est que les topologies plus complexes sont difficiles à imprimer, et il est également difficile de contrôler les virages les plus serrés sans déformer le filament extrudé.