Les structures déployables consistent typiquement en des éléments rigides connectés via des joints rotatifs, qui ont des états de repos compacts et se déploient en surfaces cibles 3D. De telles structures sont largement utilisées dans les produits industriels et de consommation, les dispositifs médicaux, les applications aérospatiales et les installations civiles.

Les auteurs proposent un nouveau système de matériau déployable, appelé maillage parapluie, qui combine des mécanismes de liaison rigides et des poutres élastiques pour permettre une grande variété de formes. Les maillages parapluie sont composés de dispositions régulières de cellules paramétrées. Toutes les cellules couvrent la même zone au sol, mais les hauteurs de cellules différentes font que cette surface s’étend en différentes quantités lors du déploiement, résultant en une forme courbée.

Les auteurs fournissent un modèle pour simuler le déploiement de telles structures et présentent un algorithme pour optimiser les paramètres de conception libres afin d’approcher au mieux une forme cible donnée. Ces résultats sont validés par des prototypes physiques et montrent que les maillages parapluie permettent d’obtenir des géométries de surface impossibles à réaliser avec d’autres méthodes existantes.

Les auteurs s’appuient sur Artelys Knitro pour déterminer les paramètres de forme optimaux afin d’approcher une surface cible donnée. Le problème d’optimisation est non linéaire, et l’algorithme de gradient conjugué par points intérieurs d’Artelys Knitro est exploité pour converger rapidement vers une conception optimale.