José Videira : Les matériaux sont new-age maintenant. Les tests de matériaux devraient l’être aussi

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Le matériau de base des casques de hockey utilisés aujourd’hui – des pros de la LNH aux jeunes de la ligue Atome – a très peu changé en près de 80 ans. Ils sont fabriqués avec une coque en nitrile de vinyle et une doublure en mousse qui absorbent l’énergie d’une collision, d’un coup ou d’un coup de rondelle avant que cette énergie n’atteigne la tête, évitant ainsi dans de nombreux cas, mais pas tous, les lacérations ou les lésions cérébrales.

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Les premiers casques en vinyle nitrile ont vu le jour dans les années 1940. Depuis, les principales innovations se situent dans leur forme et leur épaisseur et via des compléments tels que des visières et des cages. Dans le même temps, la vitesse du jeu, la taille des joueurs et le potentiel de blessure à la tête ont tous nettement augmenté.

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Au cours des dernières années, il y a eu des avancées majeures dans les matériaux d’ingénierie qui pourraient être appliqués aux casques protecteurs, tels que les casques de hockey, de moto, de football et de ski. Mais en ce moment, c’est comme si des joueurs de hockey conduisaient des Chevrolet d’occasion dans une course de Formule 1. La raison principale est que les réglementations placent actuellement la barre très haute pour l’approbation de nouveaux matériaux d’ingénierie pour la fabrication de masse. En conséquence, il faut de nombreuses années de tests, impliquant des dépenses énormes, pour que les produits fabriqués avec de nouveaux matériaux soient approuvés. La fibre de carbone, par exemple, qui existe depuis les années 1960, n’a reçu que récemment l’OK pour une utilisation généralisée dans les produits de consommation. Le hold-up a été des tests longs et détaillés. Pour des raisons évidentes, les fabricants et les régulateurs veulent savoir que les matériaux techniques fonctionnent de manière constante et sont efficaces et sûrs à 100 %.

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C’est tout compréhensible. Mais nos processus de test des matériaux ont peu changé depuis le 18ème siècle. Ils impliquent généralement d’établir la confiance grâce à des statistiques brutes. Vous testez l’ensemble du matériau et son processus de fabrication plusieurs fois. Si vous voulez être sûr qu’un casque a une chance sur 10 000 de ne pas fonctionner lorsqu’il est touché par une rondelle, vous tirez une rondelle dessus 10 000 fois et voyez ce qui se passe. Si quelque chose ne va pas, vous retournez à la planche à dessin et commandez 10 000 rondelles supplémentaires.

Mais ce n’est plus le 18ème siècle. C’est l’ère de l’intelligence artificielle. À l’aide de logiciels, d’une analyse et d’une cartographie rapides des données et d’une technologie d’ingénierie avancée, il est désormais possible de tester et de valider de nouveaux matériaux en une fraction du temps et du coût en passant d’une méthode statistique de force brute à une technique compatible avec l’IA du 21e siècle . Vous n’avez pas besoin d’effectuer 10 000 tests pour avoir un niveau de confiance de 1 sur 10 000, tant que vous disposez des informations et de la plate-forme nécessaires pour déterminer avec précision les bons types de tests pour déterminer si le matériau fonctionne comme prévu.

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Une telle plate-forme de validation existe déjà et a testé avec succès de nouveaux matériaux pour les armures avancées. Lorsqu’un matériau de nouvelle génération est testé, ses qualités physiques sont cartographiées à l’aide d’outils d’IA. Avec ces données, la plate-forme peut simuler avec précision comment elle peut résister à la force d’une rondelle (dans le cas d’un casque) ou à une frappe de munition (dans le cas d’une armure).

Pensez-y de cette façon : nous connaissons déjà l’énergie produite par un violent coup de rondelle au hockey. La plate-forme de validation analyse avec précision la capacité d’un nouveau matériau à absorber cette énergie en fonction de sa composition moléculaire. L’utilisation de ces connaissances peut permettre d’économiser du temps et de l’argent pour tester des matériaux améliorés.

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Des tests physiques seront encore nécessaires pour observer d’éventuelles anomalies. Mais ce nouveau cadre peut réduire le nombre de ces tests de 10 000 à 100. Il peut également déterminer si un nouveau matériau ne répond pas aux normes attendues, mais il le fait rapidement, ce qui permet aux inventeurs de pivoter avec un minimum de perte de temps et d’argent.

La seule chose qui manque à cette recette pour un développement plus rapide des matériaux est un consensus parmi les régulateurs selon lequel une nouvelle plate-forme de validation devrait être une priorité. Pour la plupart, ils veulent toujours tirer 10 000 rondelles.

Si nous voulons des imprimantes 3D dans chaque foyer, des emballages plus écologiques, des casques de hockey plus légers et plus sûrs pour nos enfants et des milliers d’autres innovations, la rationalisation de la validation de nouveaux matériaux serait un bon endroit pour que les décideurs politiques concentrent leur attention.

José Videira, dont le doctorat. est en physique du solide, est PDG de Synbiosys.