Fichiers numériques et impression 3D : à la Renaissance ?

L’impression 3D est une nouvelle technologie qui semble sur le point de changer le monde, mais ses origines remontent au XVe siècle.

Les imprimantes 3D et les services de cartographie numérique facilitent considérablement la production de copies identiques à l’infini de n’importe quoi, pour le meilleur ou pour le pire, à des fins humanitaires ou destructrices. Une carte numérique accessible à toute personne possédant un smartphone ou un ordinateur et une réplique de Michel-Ange David peut être fabriqué à la maison aussi facilement qu’un fusil d’assaut. Même si la technologie relativement nouvelle de l’impression 3D s’avère populaire auprès des concepteurs, des fabricants et du grand public, elle n’a pas encore atteint l’omniprésence de l’imprimante domestique. Mais ce n’est qu’une question de temps avant que la création assistée par ordinateur devienne aussi courante que la publication assistée par ordinateur. La technologie devient chaque année moins chère et plus efficace, et même si l’impression 3D est à peine établie, les ingénieurs travaillent déjà dur sur l’impression 4D (la quatrième dimension est le temps !). Une entreprise ambitieuse a récemment fait sensation sur Kickstarter avec son prototype de stylo d’impression 3D.

Ces dernières technologies de dessin et de modélisation sont fascinantes, mais quand est née l’idée de l’impression 3D ? Quelles sont les premières « machines » de dessin et de fabrication ? Pour trouver la réponse, nous remontons à l’époque d’avant les copieurs ou même le papier carbone, à la Renaissance, à un homme qui a inventé la reproduction numérique au sens originel du terme.

Leon Battista Alberti était un philosophe, scientifique, architecte et mathématicien italien qui a vécu au XVe siècle. Fondamentalement, il était votre homme prototype de la Renaissance. Alberti est peut-être l’une des figures créatives les plus importantes et les plus influentes de la Renaissance, bien qu’il soit l’un des moins connus. Il croyait que l’art et la science étaient unis par les principes fondamentaux des mathématiques et, parmi ses nombreuses réalisations, Alberti a défini les principes de construction géométrique connus aujourd’hui sous le nom de perspective centrale et a inventé des techniques pour produire des copies identiques de peintures, de sculptures et même de bâtiments. sans à l’aide d’appareils mécaniques tels que la presse à imprimer. Ce désir d’une méthode de création de copies identiques est né de la frustration d’Alberti face aux insuffisances et aux erreurs inévitables qui résultent des techniques de reproduction manuelle. Dans son excellent livre, L’alphabet et l’algorithme (que j’apprécie actuellement et que j’ai déjà mentionné sur Design Decoded), le théoricien de l’architecture et historien Mario Carpo décrit ces techniques comme des reproductions « numériques ».

« Alberti a essayé de contrer les défauts des images analogiques en les numérisant, au sens étymologique : en remplaçant les images par une liste de nombres et un ensemble d’instructions de calcul, ou algorithmes, conçus pour convertir une image visuelle en fichier numérique puis recréer un fichier numérique. copie de l’image originale si nécessaire.

En réduisant les images à des coordonnées soigneusement calculées et en documentant la méthode par laquelle l’original a été créé, Alberti a veillé à ce que n’importe qui puisse produire des copies exactement identiques à son œuvre originale. Les manuscrits numériques, faciles à copier sans erreur, représentaient une sorte de transfert de fichiers de la Renaissance.

L’invention la plus célèbre d’Alberti en matière de reproduction est la machine à perspective, encore utilisée aujourd’hui par les artistes. La configuration qu’il a conçue pour transcrire des images de la réalité ressemble à un plateau de jeu de cuirassé moderne. Un paravent en bois grillagé sépare l’artiste, dont l’œil est fixé en un point fixe au centre de l’écran, de son sujet. Du point de vue de l’artiste, l’objet à représenter est cartographié sur la grille encadrée ; de cette façon, l’artiste peut recréer avec précision l’image sur un papier divisé en une grille assortie. La distance entre ces lignes de quadrillage détermine la « résolution » de l’image, pour emprunter un terme au langage de la technologie numérique, et, dans une mesure limitée, la précision de la reproduction. Si l’on voulait extrapoler un peu plus pour approfondir les comparaisons avec la technologie numérique contemporaine, on pourrait même appeler ces divisions de grille des pixels. La machine à perspective d’Alberti représentait une étape importante dans sa quête visant à éliminer la variabilité de la reproduction, mais, comme elle reposait toujours sur la main de l’artiste, elle n’éliminait pas complètement l’erreur humaine. Alberti a continué à développer des techniques de reproduction basées sur les mathématiques.

L’une des œuvres les plus convaincantes de véritable « numérisation » est le livre d’Alberti contenant une carte de Rome, la Description Urbis Romae, créé vers les années 1440. Le livre, cependant, ne contient pas de véritable copie imprimée d’une carte. Après avoir minutieusement mesuré et dessiné les rues, les temples et le paysage de Rome, Alberti souhaitait distribuer sa carte, mais il ne croyait pas que des copies faites à la main pourraient reproduire fidèlement son original. Alors que la technologie de reproduction mécanique en était à ses balbutiements, son utilisation n’était pas répandue et son potentiel restait inexploité. La solution d’Alberti ? Il a transcrit sa carte soigneusement élaborée en une série de coordonnées polaires mesurées depuis le sommet de la colline du Capitole. Ces coordonnées sont collectées dans le Description au lieu d’une carte dessinée à la main. Son idée était que les lecteurs puissent transcrire un identique version de sa carte eux-mêmes, en utilisant les notes d’Alberti et un appareil semblable à un astrolabe qui consistait en une règle rotative fixée au centre d’un disque divisé en degrés. Les coordonnées et les instructions d’Alberti sont, comme l’a noté Carpo, un type primitif d’algorithme : le même processus qui pilote l’architecture conçue par ordinateur d’aujourd’hui et les logiciels contrôlant les machines de fabrication numérique.

Mais la plus impressionnante des inventions d’Alberti est peut-être sa technique de reproduction de la sculpture. Dans son traité de sculpture figurative, La statue, Alberti a décrit une méthode de reproduction de copies identiques de sculptures à l’aide d’outils traditionnels et de calculs de base. Tout d’abord, l’artiste/copieur prend des mesures précises de la hauteur, de la largeur et de ses différents diamètres de la sculpture à l’aide des outils appropriés : équerres en T, angles, etc. Les principaux composants de la sculpture sont mesurés et documentés numériquement — « numérisés », essentiellement —. les uns par rapport aux autres et sur toute la longueur de la statue. Pour obtenir des mesures plus précises des détails de la statue, un dispositif de l’invention d’Alberti connu sous le nom de définiteur ou finitorium est installé au sommet de la statue. Semblable à l’appareil utilisé pour créer la carte de Rome, le finitorium est un disque plat inscrit avec des degrés joint à un bras mobile, également inscrit avec des mesures ; à l’extrémité pend une ligne lestée. En tournant le bras et en élevant ou en abaissant le fil à plomb, il est techniquement possible, bien que sûrement d’une lenteur exaspérante, de cartographier chaque point de la statue dans un espace tridimensionnel par rapport à son axe central. Ces données pourraient ensuite être envoyées à un artisan qui les utiliserait pour créer une copie identique de la statue originale.

Cela nous ramène à l’impression 3D. Il existe de nombreux types d’imprimantes 3D qui créent des modèles à partir de différents types de plastique, mais elles fonctionnent toutes essentiellement de la même manière. L’imprimante traite les plans numériques (coordonnées situées dans l’espace virtuel) d’un objet créé par un logiciel de modélisation et « découpe » numériquement le modèle en morceaux suffisamment petits pour être créés par la machine. Ces composants sont superposés et liés ensemble de manière presque transparente, créant une reproduction physique identique du modèle numérique original. La numérisation et l’impression 3D sont évidemment beaucoup plus rapides que la méthode d’Alberti, mais elles fonctionnent à peu près de la même manière, sauf, bien sûr, pour la documentation automatisée de la forme d’un objet et la construction robotique utilisant des matériaux synthétiques. Alberti se vantait même que ses méthodes pouvaient être utilisées pour recréer différentes parties d’une sculpture à différents moments ou à différents endroits et que sa méthode était si exacte que ces composants individuels pouvaient être assemblés de manière transparente pour créer une réplique exacte de l’original – un processus qui cela ressemble beaucoup à la fabrication moderne.

Avec les technologies anciennes et nouvelles, n’importe quelle statue, n’importe quelle chose, vraiment, peut être théoriquement recréé à n’importe quelle taille n’importe où. Prenez, par exemple, celui de Michel-Ange David. En 2000, les laboratoires de Stanford ont créé une réplique numérique 3D presque parfaite du David que les utilisateurs peuvent faire pivoter et manipuler pour examiner la sculpture de manière beaucoup plus détaillée qu’il ne serait possible de visiter l’original à Florence. De six tonnes à trente-deux gigaoctets, la réplique numérisée du chef-d’œuvre de Michel-Ange peut désormais être reconstituée dans le studio de toute personne disposant d’une connexion Internet haut débit, de suffisamment d’espace disque dur et d’un équipement de fabrication automatique. La flexibilité offerte par le modèle numérique crée des façons entièrement nouvelles pour les gens de découvrir la statue. Par exemple, une énorme reproduction dorée connue officiellement sous le nom de David (inspiré de Michel-Ange) a été créé en 2005 par l’artiste conceptuel Serkan Ozkaya et est actuellement installé au 21c Museum de Louisville, Kentucky.

Les imprimantes 3D et d’autres formes de fabrication numérique changeront peut-être notre façon de vivre à l’avenir. Mais les idées derrière ces machines qui changent de paradigme existent depuis longtemps, et le rêve de partager et de créer des copies identiques remonte au XVe siècle. Les scientifiques, les artistes et les philosophes comme Alberti manquaient de sophistication technologique pour concrétiser leurs idées et, dans certains cas, ils manquaient d’imagination pour même réaliser les possibilités de ce qu’ils proposaient. Mais ce n’est plus un problème. Nous avons la technologie. Les designers de demain réaliseront les rêves de la Renaissance.