Photographs by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Présentation
En 2021, la 17e Exposition internationale La Biennale de Venise s’est tenue à Venise, et le thème de l’exposition était « Comment allons-nous vivre ensemble ? ». L’Institut pour la conception informatique et la construction (ICD) et l’Institut pour la construction de bâtiments et la conception structurelle (ITKE) du pôle d’excellence IntCDC de l’Université de Stuttgart ont proposé le projet Maison Fribre en réponse à ce sujet. L’idée du projet est née du fait que les gens passent 87 % de leur vie dans des bâtiments et que la construction est devenue très intensive de nos jours. La construction sous sa forme actuelle, qui fait passer les processus de construction simples avant l’économie des matériaux et des ressources, ne semble plus durable. Étant donné que la construction immobilière est l’une des plus grandes sources de pollution de l’environnement, la question se pose de savoir comment les gens vivront à l’avenir et comment aborder la construction de manière plus rationnelle et plus respectueuse de l’environnement. En tenant compte de ces faits, Maison Fibre a été créée comme une installation présentant une approche alternative de la conception et de la construction. Il s’agit de la transition d’une construction pré-numerique, à forte consommation en matériaux, reposant sur des matériaux lourds et isotropes tels que le béton la pierre et l’acier (souvent extraits dans des endroits éloignés, pour être transformés en éléments de construction, puis transportés sur de longues distances) vers des approches véritablement numériques, qui sont à construire avec des structures adaptées, fabriquées localement et constituées de matériaux hautement anisotropes. C’est-à-dire une architecture en fibres.
Development Process Images by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Development Process Images by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Conception
L’une des références de ce projet était la maison Dom-Ino de Le Corbusier, qui était un modèle de l’architecture du XXe siècle. La superficie au sol de l’installation Maison Fibre est égale à la référence de Le Corbusier, ainsi que la division sur trois étages et le système extensible. De plus, alors que Dom-Ino met l’accent sur la tectonique des matériaux de construction massifs, Maison Fribre met l’accent sur une construction de fibres légères et radicales qui s’adapte. L’adaptabilité est encore soulignée en plaçant l’installation entre les piliers existants de l’Arsenal. Avec toutes les caractéristiques mentionnées ci-dessus, Maison Fibre est la première structure à plusieurs étages de ce type, entièrement construite à partir d’éléments de construction fibreux produits par robot. Une autre référence était la nature elle-même. Dans la nature, presque toutes les structures porteuses sont fibreuses : elles sont définies par l’organisation, la direction et la densité des fibres qui augmentent leur résistance à diverses forces. L’équipe du projet de l’Université de Stuttgart étudie depuis de nombreuses années les principes biomimétiques consistant à utiliser moins de matériaux avec des structures plus profilées. La recherche a montré que la construction en fibre représente une approche matérielle complètement différente pour la construction des futures habitations humaines.
Fabrication et montage
Ainsi, Maison Fibre est née de plusieurs décennies de recherche sur les structures en matériaux composites fibreux produites par des robots. Un processus d’enroulement robotisé sans noyau développé par l’équipe du projet a été utilisé pour produire des éléments fibreux de murs et de plafonds. Un tel processus permet une conception et une adaptation personnalisées des fibres, ce qui aboutit à une construction extrêmement légère : la structure fibreuse porteuse de l’étage supérieur a une masse de seulement 9,9 kg/m2 et les éléments muraux sont encore plus légers. La structure entière est constituée exclusivement de faisceaux de fibres, qui sont essentiellement des faisceaux de fibres unidirectionnelles sans fin. Les faisceaux de fibres sont constitués de fibres de verre utilisées pour réaliser la majeure partie de l’installation et de composites de fibres de carbone. La structure articulée et fibreuse est soulignée par un éclairage en fibre de verre, ce qui donne lieu à une expérience architecturale unique.
Development Process Images by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Development Process Images by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Development Process Images by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Development Process Images by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Les sols traversants sont la seule partie de la structure recouverte de panneaux minces pour garantir une utilisation en toute sécurité. Moins de deux pour cent du volume du composant par rapport au volume total du matériau sont utilisés pour fabriquer le plancher porteur. Cette très faible consommation de matériaux, grâce à une unité de production robotisée et compacte, permet de réaliser l’ensemble du processus de production sur site sans trop de bruit ni de gaspillage. Cela s’applique non seulement au processus de construction initial, mais également aux éventuelles extensions ou rénovations. Spécialement pour la Biennale, les éléments ont été préalablement produits et transportés à Venise, où ils ont été montés directement à l’Arsenal. Il convient également de noter que malgré le fait que ce projet a été réalisé principalement à partir de fibres de verre et de carbone disponibles, le choix des matériaux sera considérablement élargi dans un avenir proche. Il s’agit notamment de systèmes de fibres minérales capables de résister à des conditions de température extrêmes, ainsi que de systèmes de fibres naturelles qui poussent au cours d’un cycle annuel.
Development Process Images by ICD/ITKE/IntCDC, University of Stuttgart
Conclusion
Le processus global de conception et d’ingénierie structurelle développé au cours de la recherche permet de réduire les coûts de production de structures composites à plusieurs étages ultra-légères et très efficaces, ce qui en fait une alternative viable à la construction traditionnelle. Ce projet contribuera certainement au développement et à l’utilisation plus larges de telles structures.