IA et symétrie accélèrent la conception de tissus anti-bruit
Une équipe internationale de chercheurs, réunissant des scientifiques du Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes de l’École Centrale de Lyon et du CNRS, de l’Advanced Institute for Materials Research de l’Université du Tohoku et de RIKEN iTHEMS, a mis au point une méthode assistée par intelligence artificielle pour accélérer la conception de textiles tissés absorbant le bruit. Le travail, publié dans la revue Communications Materials, combine symétrie, simulation physique et apprentissage automatique afin d’explorer plus rapidement un très large éventail de motifs de tissage. Les tissus ne se limitent pas à offrir douceur et résistance. Leur arrangement microscopique de fils influence aussi la propagation du son à travers le matériau. Pourtant, trouver de bons motifs d’alternance de fils au-dessus et au-dessous est complexe. Un tissage 10 × 10 offre un nombre de combinaisons énorme, difficilement testable une par une, tandis qu’une simulation acoustique détaillée peut dépasser une heure. Pour contourner ce problème, les chercheurs ont d’abord généré des motifs respectant des contraintes de fabrication et de connectivité. Ils les ont ensuite regroupés selon quatre types de symétrie de répétition, dont la symétrie rotationnelle et la symétrie miroir. Un système d’IA a organisé ces motifs sur une carte de conception en rapprochant les structures similaires. Après avoir simulé une sélection de dessins, l’équipe a entraîné un modèle prédictif capable d’évaluer des candidats et de guider une recherche informatique en moins d’une minute. Les performances annoncées par le modèle ont ensuite été confrontées à des simulations détaillées indépendantes, avec un écart de seulement 5 % en matière d’absorption sonore. L’étude montre aussi que la symétrie n’est pas seulement une propriété visuelle. Elle répartit différemment les croisements de fils, modifie le déplacement de l’air dans les petits espaces entre les fils et influence l’absorption du son. Certains motifs créent des trajectoires plus tortueuses, augmentant les occasions de dissiper l’énergie sonore par friction et chaleur, tandis que d’autres laissent des chemins plus droits et plus ouverts. La taille de la plus petite unité répétitive affecte également les possibilités de comportement de l’air et de réponse acoustique. La symétrie devient ainsi un vrai paramètre de conception. Le premier auteur, Thanasak Wanglomklang, explique que cette approche n’écarte pas la physique, mais l’utilise de manière plus stratégique pour identifier des structures prometteuses et réalisables industriellement. L’équipe prévoit maintenant de fabriquer des prototypes tissés en trois dimensions et de tester expérimentalement leur absorption sonore. Les chercheurs veulent aussi étendre la méthode aux matériaux tissés multicouches, aux structures répétitives de plus grande taille et aux variations liées aux procédés de fabrication.
