Article paru dans notre lettre d'information du 15 juin 2018

Léonard de Vinci : des Codex à la réalité virtuelle avec Dassault Systèmes

J'ai effectué cette semaine le pèlerinage que tout ingénieur devrait faire : la visite du Clos Lucé à Amboise, dernière demeure de Léonard de Vinci de 1516 à 1519. L'occasion de redécouvrir ses principales inventions restituées en CAO et mises à la disposition du public sur place grâce à une table tactile, dans le cadre de l'exposition temporaire « Léonard de Vinci, le rêve du vol » mais aussi via internet, afin de mieux en appréhender la conception et le fonctionnement.

S'il est bien un homme qui a lui seul symbolise la Renaissance, c'est Léonard de Vinci. Né en 1452 à Vinci en Toscane près de Florence, il sera tout à la fois : peintre, sculpteur, architecte, urbaniste, anatomiste, botaniste, musicien, poète, philosophe, ingénieur, inventeur… Génial touche à tout, à la fois artiste et scientifique, il saura s'inspirer de la nature pour créer ses œuvres les plus marquantes.

C'est particulièrement vrai dans le domaine du vol mécanique où il va s'inspirer des techniques de vol et de la morphologie des oiseaux pour essayer de créer des machines permettant à l'homme de réaliser le rêve d'Icare, voler. Du bio-mimétisme avant l'heure !

Il consignera toutes ses observations et ses idées dans des Codex, où les textes en écriture spéculaire sont accompagnés de nombreux croquis et dessins exprimant ses idées et la manière d'y arriver. « C'est le père de la science expérimentale : il observe ; il expérimente ; il comprend ; il apprend et il le consigne dans ses manuscrits pour le diffuser », constate François Saint Bris, président du Clos Lucé.

Le fruit de 40 ans de recherches

« Léonard n'est pas le premier à s'être intéressé au vol humain. Rappelez-vous le mythe d'Icare et plus proche de nous les essais de machines volantes en Andalousie au XVe siècle, mais aussi sur les rives du Bosphore à l'époque de Léonard. Par contre, Léonard est l'un de ceux qui va le plus loin dans la réflexion », explique Pascal Brioist, Maître de conférences au Centre d'Etudes Supérieures de la Renaissance de Tours, spécialiste de Léonard de Vinci.

Cette réflexion commence avant 1480 alors qu'il est encore à Florence. Elle porte d'abord sur la mécanique du vol, car Léonard imagine des machines à base de leviers, de manivelles, de pédales, de poulies, de cordages, de ressorts, de surfaces mobiles, etc., pour donner à l'homme la capacité de voler, en étudiant notamment la portance.

Reste à savoir si Léonard a fabriqué ces machines volantes car, contrairement aux Codex, nous n'en avons aucunes traces. « Certains indices nous laissent quand même penser que Léonard a réellement fabriqué ces machines. On retrouve ainsi des instructions pour cacher certains essais, ou encore des valeurs numériques sur les capacités de certains mécanismes prouvant la réalisation d'essais réels ». De même, Gerolamo Cardano (Jérôme Cardan), mathématicien italien inventeur du joint de transmission éponyme, relatera l'échec de certains essais de vol faits par Léonard.

Léonard de Vinci, le rêve du vol

Cette exposition, qui se tiendra du 13 juillet au 02 septembre au Clos Lucé, fait partie de la programmation culturelle 2018 du lieu, cette année autour du thème du vol humain. Outre les aspects numériques, on y retrouvera les maquettes du Clos Lucé, ainsi que certaines prêtées par le Musée de l’Air et de l’Espace du Bourget et l’espace Air Passion d’Angers. Des animations et ateliers pédagogiques avec des spécialistes du CNES seront aussi proposés, ainsi que des spectacles.

Elle est complétée par une exposition sur le thème : Leonard de Vinci et le bio-mimétisme.

Pour en savoir plus, cliquez sur ce lien.

Ensuite, à partir 1503, Léonard s'intéressera beaucoup plus au vol des oiseaux et aux matériaux qui les composent, tels les os ou les plumes, pouvant faciliter le vol. Il en arrivera à la conclusion qu'il faut des structures très légères, en branches de saules et en toiles de lin amidonnées par exemple. « Il dit aussi qu'il faut imiter ‘‘l'âme de l'oiseau''. C'est-à-dire comprendre le logiciel mental le rendant capable d'exploiter son environnement, tels les courants d'air ». Cela conduira Léonard à s'intéresser aussi au vol à voile en construisant par exemple des cerfs-volants géants. On retrouvera tout cela consigné dans plusieurs Codex dont le Codice sul Volo degli Uccelli (Codex sur le vol des oiseaux).

A-t-il inspiré les pionniers de l'aviation ?

On peut alors se demander quel est le legs de Léonard au moment où l'on invente l'avion. « Les manuscrits de Léonard sont restés dans des collections privées aux XVII et XVIIIe siècles. Ce n'est que vers 1880 que ses manuscrits seront publiés par Jean-Paul Richter, un historien de l'art allemand, à qui l'on doit la première compilation des écrits de Léonard de Vinci ». Juste au moment où de multiples innovateurs s'intéressent au vol humain dans de nombreux pays : Jean Marie Le Bris et Clément Ader en France, Otto Lilienthal en Allemagne, les frères Wright aux USA. On-t-il eu connaissance des travaux de Léonard de Vinci ?

Mais c'est dans les années 20 et 30 que des italiens, dont Raffaele Giacomelli, travaillent sur la base des manuscrits de Léonard et fabriquent les premières maquettes de ses machines volantes, en étant persuadé que Léonard avait trouvé le secret du vol. Elles seront présentées lors de la grande exposition sur le génie universel de Léonard de Vinci voulue par les fascistes italiens en 1939. C'est le vrai début de la vulgarisation des travaux de Léonard de Vinci.

Des maquettes physiques aux maquettes numériques

Cela inspira-t-il le célèbre ingénieur aéronautique français Marcel Bloch, devenu Marcel Dassault ? « Rien n'est moins sûr, mais Dassault Systèmes, ça c'est certain », explique Frédéric Vacher, Directeur de l'innovation de l'éditeur.


L’ornithoptère, la machine-oiseau, se nourrit des études approfondies des animaux ailés menées par Léonard de Vinci tout au long de sa vie. Doc : Dassault Systèmes (Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

« Pour l'exposition ‘‘Léonard de Vinci, le rêve du vol'', qui se tiendra au Château du Clos Lucé à Amboise du 13 juillet au 02 septembre, nous avons fourni nos outils numériques de modélisation et de simulation pour recréer les principales machines volantes de Léonard de Vinci en 3D, afin de mieux comprendre le passé, savoir si elles ont pu fonctionner ou non, et partager avec le plus grand nombre les savoirs de Léonard de Vinci ».

Pour cela, une très grande table tactile utilisant la plate-forme 3DExperience sera disponible dans l'exposition. On pourra sélectionner une machine parmi la dizaine proposées, voir et manipuler en temps réel son modèle 3D, animer sa cinématique, ainsi qu'en découvrir toutes les pièces et mécanismes dans un mode éclaté.

Open CodeX : un projet collaboratif en ligne

Cette expérience sera aussi accessible en ligne, car elle est basée sur le projet communautaire Open CodeX démarré il y a 5 ans. « On a ouvert la communauté en ligne, fourni les outils et mis les Codex en ligne pour inspirer les designers voulant reconstituer les machines de Léonard de Vinci en 3D et les partager ». Un pari réussi car en quelques mois des dizaines de modèles de qualité ont été proposés. « Nous avons alors mis en place une compétition avec François Saint Bris pour émuler la communauté et avoir des modèles d'une très grande exactitude historique et d'une très grande qualité. C'est le fruit de cette compétition qui est aujourd'hui présentée au public d'une manière simple et ludique, pour montrer que l'on peut apprendre autrement ».

Ces modèles sont bien entendu des interprétations par leurs auteurs des informations parcellaires laissées par Léonard de Vinci dans de multiples manuscrits. « Ce travail collaboratif suppose un contrôle d'exigences philologiques par rapport aux dessins de base, il ne faut pas forcer les choses qui ne fonctionnaient pas dans les dessins de Léonard, voire ajouter des choses pour que ça marche », explique Pascal Brioist. « C'est une vraie démarche scientifique avec des ingénieurs et des historiens spécialisés. Nous ne sommes pas dans le jeu vidéo », ajoute Frédéric Vacher.

Pour découvrir en vidéo les modèles 3D, cliquez ici

Cette expérience est aussi disponible sur une plate-forme de réalité virtuelle à l'aide d'un casque immersif, mais elle ne sera pas accessible sous cette forme au grand public lors de l'exposition pour des contingences techniques. Par contre, j'ai eu la chance de pourvoir l'essayer et j'ai ainsi vu l'hélicoptère et l'ornithoptère (machine-oiseau) voler dans les jardins du Clos Lucé.

A n'en pas douter, si la CAO, la simulation numérique et la réalité virtuelle avaient existées il y a 500 ans, le génial touche-à-tout qu'était Léonard de Vinci en aurait été l'un des premiers utilisateurs !

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : www.vinci-closluce.com/

Ingénieur de formation (ENIM) et journaliste professionnel depuis 1981, Jean-François Prevéraud a participé à de nombreux journaux et lettres d'information (Bureau d'Etudes, CFAO Synthèse, SIT, Industrie & Technologies, Usine Nouvelle...) comme journaliste, rédacteur en chef adjoint ou rédacteur en chef.

En retraite depuis février 2017, Jean-François veut que celle-ci soit active. C’est pour cette raison qu’il reste informé de ce qui bouge dans le PLM dans son sens le plus large (CFAO, Simulation Numérique, Impression 3D, Usine du futur, Réalité virtuelle et augmentée…). Il contribue désormais à notre lettre d’information pour commenter l’actualité que nous publions ou celle qu’il a pu glaner dans les évènements qu’il continue à suivre.

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