BUGA Wood Pavilion ICD ITKE

Année: 2019

Lieu: Salon fédéral de l’horticulture à Heilbronn, quartier Neckarbogen

L x l x h: 32 x 25 x 7 m

Poids de la structure en bois: 36 kg/m²

Conçu par:

Institute for Computational Design and Construction (Prof. A. Menges)
Institute of Building Structures and Structural Design (Prof. J. Knippers)

Construit par:

Müllerblaustein Bauwerke GmbH, Blaustein 

Construction légère biomimétique : coques en bois segmentées

Le pavillon en bois BUGA crée une attraction architecturale sur l’île d’été centrale du Salon fédéral de l’horticulture 2019 de Heilbronn. La conception du pavillon est basée sur les principes morphologiques du squelette en plaque des oursins. Après le bâtiment de recherche précédent sur le même processus constructif, le pavillon forestier du State Garden Show 2014 à Schwäbisch Gmünd, le pavillon en bois BUGA poursuit l’objectif de recherche d’élever la conception architecturale et les performances structurelles des coques en bois segmentées biomimétiques à un nouveau niveau, l’enjeu étant de construire le pavillon en bois BUGA avec la même quantité de bois que le pavillon forestier du State Garden Show  et depasser 3 fois la portée du premier projet tout en gardant l’aspect transportable et réinstallable du pavillon  : Est-il possible d’utiliser la même petite quantité de bois pour construire une coque au mètre carré, comme le pavillon forestier, qui atteint trois fois la portée ? Et cette structure peut être construite complètement réutilisable.

Pour atteindre ces objectifs, le pavillon utilise le principe biomimétique « moins de matière » par « plus de forme », à la fois par rapport à la construction globale et au niveau des segments individuels. Afin de minimiser la consommation de matériaux et le poids, chaque segment de bois se compose de deux panneaux minces qui recouvrent un anneau de poutres de rive en haut et en bas, formant ainsi de grands coffres en bois creux aux formes polygonales. La plaque de base contient une grande ouverture qui permet d’accéder aux connexions boulonnées dissimulées lors de l’assemblage et crée en même temps un aspect architectural spécial. Les segments légers sont reliés par des doigts qui suivent les principes morphologiques sur les bords des plaques d’oursins. Une fois assemblée, la coque en bois a une forme expressive.

(Co)Conception intégrative : Conception, ingénierie et développement de fabrication axés sur les commentaires

Les nouvelles méthodes de construction nécessitent de nouvelles formes de conception et de fabrication. Le pavillon en bois BUGA est un excellent exemple de co-conception, dans lequel de nouvelles possibilités de conception, de construction et de production sont développées grâce à un retour d’information continu et informatisé au sein d’une équipe interdisciplinaire. « Nous avons développé un nouveau processus architectural qui pense conception et fabrication ensemble dès le départ », explique Achim Menges. Les méthodes de co-conception développées pour ce projet génèrent la forme de chaque composant du pavillon selon l’intention de conception architecturale et la performance statique, en tenant compte de tous les aspects de la fabrication robotique.

Ce processus hautement intégrateur permet la production de 376 fragments de plaque différents avec 17 000 joints différents conformément aux diverses exigences de conception pour la structure globale et les détails dans la plage submillimétrique. Cette approche multiscalaire permet, malgré le caractère pionnier du projet et malgré son temps de développement court de seulement 13 mois de la mise en service à l’ouverture, de prendre en compte simultanément les aspects architecturaux et structurels sans aucune perte de précision.

Préfabrication robotique : combiner assemblage automatisé et usinage de haute précision

Par rapport aux éléments en bois massif, tels que ceux utilisés dans la construction précédente du pavillon forestier, les cassettes en bois réduisent considérablement le poids et le matériau, mais multiplient également par huit le nombre de composants et conduisent à une production plus complexe. La recherche d’une plus grande efficacité des ressources doit donc aller de pair avec la production robotisée automatisée des segments de coque. À cette fin, l’Université ICD de Stuttgart et BEC GmbH ont développé une nouvelle plate-forme de production de bois robotisée transportable à 14 axes qui a été utilisée par le partenaire industriel MüllerBlaustein Holzbauwerke GmbH. La plate-forme contient deux robots robustes qui sont montés sur un plancher de conteneur standard de 20 pieds.

 

Lors de la production, les cassettes en bois sont d’abord assemblées par les robots. Cela comprend la mise en place de panneaux et de poutres en bois préformatés, l’application contrôlée de l’adhésif entre les panneaux et les poutres, ainsi que la fixation temporaire de la position avec des clous en hêtre pour le processus de séchage. Dans un deuxième temps, les raccords et les ouvertures à entures multiples sur mesure sont fraisés dans les segments assemblés avec une précision de 300 μm. De l’assemblage des poutres et des plaques au fraisage avec différents outils, au processus basé sur des capteurs et au contrôle qualité basé sur l’image – tout se déroule dans un processus entièrement automatique, contrôlé par 2 millions de lignes de code robot qui sont générées directement à partir du modèle informatique. En moyenne, l’assemblage robotisé prend 8 minutes par segment.

Pavillon Bois BUGA : Une structure et un espace architectural inédits

Les cassettes en bois entièrement préfabriquées ont été assemblées sur place par une équipe de deux artisans en seulement 10 jours ouvrables dans la structure frontale ouverte, sans avoir besoin des sous-structures étendues ou des échafaudages de support habituels. Après avoir connecté les segments avec des boulons réutilisables, 8 bandes de feuille EPDM ont été placées sur le pavillon pour assurer son étanchéité. Le revêtement extérieur visible du pavillon est constitué de panneaux de mélèze non traité. Tous les composants sont conçus pour un démontage et un remontage faciles à un autre endroit.

Le pavillon en bois BUGA est situé à une intersection centrale dans le paysage vallonné de l’île d’été du site BUGA. Trois arches dynamiques forment des ouvertures invitantes sur les voies principales et conduisent les visiteurs à l’intérieur du pavillon. La coque crée un espace incurvé pour les concerts et les événements publics, avec une très bonne acoustique et une atmosphère architecturale unique. Cela est particulièrement vrai la nuit, lorsque des milliers de lumières LED intégrées dans les ouvertures intérieures de la coque baignent l’intérieur du pavillon d’une lumière subtile, chaleureuse et invitante.

Le pavillon en bois BUGA est situé sur l’île d’été du Salon fédéral de l’horticulture 2019. Il q 2t2 inauguré le 17 avril 2019 par le Premier ministre du Land de Bade-Wurtemberg.

La recherche sur les systèmes numériques de construction en bois sera poursuivie dans le cadre du nouveau cluster d’excellence « Integrative Computer-Based Planning and Building for Architecture » de l’Université de Stuttgart.

(Description textuelle fournie par les architectes, traduction personnelle)

 

 

Bibliographie :

Menges, J. Knippers et , D. Sonntag, « BUGA Holzpavillon – Freiformfläche aus robotisch gefertigten NulltoleranzSegmenten », Internationales Holzbau-Forum, 2019, IHF 2019, no25, p. 10.

CARLISLE®, « Der BUGA Holzpavillon abgedichtet mit HERTALAN® EPDM-Planen », CARLISLE CM EUROPE, 2020, consulté le 4 novembre 2021, URL :  https://www.ccm-europe.com/de/referenzen/buga-holzpavillon-bundesgartenschau-heilbronn-de/.

Prof. A. Menges et Prof. J. Knippers, « BUGA Holzpavillon 2019 », Universität Stuttgart Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, 2019, consulté le 6 octobre 2021, URL :  https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/buga-wood-pavilion-2019/.

Wagner Hans Jakob, Alvarez MArtin, Kyjanek Ondrej, Buck Matthias et Menges Achim, « Flexible and transportable robotic timber construction platform – TIM », ScienceDirect, 21 septembre 2020, consulté le 6 novembre 2021, URL :  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580520309808.