{"id":5885,"date":"2017-11-05T16:33:09","date_gmt":"2017-11-05T15:33:09","guid":{"rendered":"http:\/\/sapi.paris-lavillette.archi.fr\/CTID924\/?p=5885"},"modified":"2018-09-30T06:52:50","modified_gmt":"2018-09-30T05:52:50","slug":"icditke-research-pavilion-2015-16","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/sapi.paris-lavillette.archi.fr\/CTID924\/?p=5885","title":{"rendered":"ICD\/ITKE Research Pavilion 2015-16"},"content":{"rendered":"

Le Pavillon de Recherche ICD\/ITKE (Institut for Computational Design and Construction\u00a0 \/ Institut of Building Structures and Structural Design) 2015-16 a \u00e9t\u00e9 con\u00e7u par les \u00e9tudiants de ces deux instituts de Stuttgart en 2016 et a n\u00e9cessit\u00e9 l’intervention de chercheurs dans les domaines tels que l’architecture, l’ing\u00e9nierie , la biologie et la pal\u00e9ontologie. Il s’inscrit dans une d\u00e9marche de recherche de techniques robotis\u00e9es de fabrication de coques segment\u00e9es li\u00e9es par du lien textile. Il est le premier \u00e0 utiliser la couture industrielle liant des coques en bois \u00e0 l’\u00e9chelle architecturale.<\/p>\n

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\"[\u00a9(c)Roland
[\u00a9(c)Roland Halbe; Veroeffentlichung nur gegen Honorar, Urhebervermerk und Beleg \/ Copyrightpermission required for reproduction, Photocredit: Roland Halbe]<\/p><\/div>\n
Architectes:<\/strong> ICD – Prof. Achim Menges \/ ITKE –\u00a0Prof. Jan Knippers<\/p>\n
Scientifiques:\u00a0<\/strong>Simon Bechert, Oliver David Krieg, Tobias Schwinn, Daniel Sonntag en collaboration avec\u00a0Departement of Evolutionary Biology of Invertebrates \u2013 Prof. Oliver Betz Departement of Palaeontology of Invertebrates \u2013 Prof. James Nebelsick University of Tuebingen<\/p>\n
Adresse:<\/strong> Keplerstr. 11-17, 70174 Stuttgart<\/p>\n
R\u00e9alisation:<\/strong> Avril 2016<\/p>\n
Surface totale:<\/strong> 85 m\u00b2<\/p>\n
Surface de la coque:<\/strong> 105 m\u00b2<\/p>\n
Nombre d’\u00e9l\u00e9ments:<\/strong> 151<\/p>\n
Dimensions:<\/strong> 11.5m x 9.5m<\/p>\n
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CONCEPTION\u00a0<\/strong><\/h1>\n
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\"Oursin
Oursin plat pris comme inspiration<\/em><\/p><\/div>\n
La conception du Pavillon de Recherche ICD\/ITK 2015-16 est le r\u00e9sultat d’une double strat\u00e9gie ascendante de design, bas\u00e9e sur des recherches biomim\u00e9tiques de structures plates segment\u00e9es naturelles et des recherches de nouvelles m\u00e9thodes de fabrication robotique pour coudre de fines couches de contreplaqu\u00e9. Ainsi\u00a0alors que\u00a0des analyses morphologiques d’oursins plats \u00e9taient men\u00e9es, une technique de fabrication \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e, permettant la production de segments double couches de contreplaqu\u00e9 de h\u00eatre, pli\u00e9s de mani\u00e8re \u00e9lastique et cousus gr\u00e2ce \u00e0 un robot. Ainsi apr\u00e8s plusieurs mois de recherches entrem\u00ealant les diff\u00e9rents corps, deux esp\u00e8ces d’oursins plats ont \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9es comme tr\u00e8s int\u00e9ressantes pour le transfert de principes morphologiques et de croissance pour un processus de conception int\u00e9grative.<\/p>\n
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MODELISATION<\/strong><\/h1>\n
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Processus de Mod\u00e9lisation<\/em><\/p><\/div>\n
La mod\u00e9lisation du pavillon s’est appuy\u00e9e sur les recherches effectu\u00e9es sur les oursins plats et a \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9e autour de quatre\u00a0principes\u00a0importants que sont la croissance par plaque, une connexion double par l’interm\u00e9diaire de fibres et d’entrelacement, une double couche et une diff\u00e9renciation \u00e0 l’int\u00e9rieur du mat\u00e9riau. Ces points ont \u00e9t\u00e9 ensuite appliqu\u00e9s \u00e0 l’\u00e9tude des \u00e9l\u00e9ments en bois qui allaient composer la structure. Ainsi apr\u00e8s avoir soumis une lamelle de bois \u00e0 une compression, ils ont d\u00e9termin\u00e9 les allures que devait prendre les lamelles, qu’ils ont ensuite enroul\u00e9es sur elle-m\u00eame pour avoir une double couche, qu’ils ont reli\u00e9es entre elle gr\u00e2ce \u00e0 un lien textile venant renforcer un entrelacement de dents en biseau.<\/p>\n
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\"Accroissement
Accroissement par plaques<\/em><\/p><\/div>\n
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\"Double
Double couche<\/em><\/p><\/div>\n
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\"Liaison
Liaison par ordinateur<\/em><\/p><\/div>\n
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\"Design
Design d\u00e9finitif<\/p><\/div>\n
D\u00e8s lors et apr\u00e8s avoir d\u00e9fini deux origines de croissance, un algorithme a dessin\u00e9 une forme\u00a0abstraite\u00a0qui a \u00e9t\u00e9 convertie par l’interm\u00e9diaire d’une triangulation en une forme constructible. Ces triangulations on \u00e9t\u00e9 doubl\u00e9es en terme de couche pour assurer la continuit\u00e9 avec le mod\u00e8le biologique. Ainsi il y avait deux structures triangul\u00e9es l’une sous l’autre. Ces deux structures ont \u00e9t\u00e9 li\u00e9es informatiquement, ce qui a permis de finaliser le dessin et de mod\u00e9liser compl\u00e8tement la structure et d’obtenir les diff\u00e9rentes forces qui s’exercent en son sein. A la fin, on obtient une structure de coque rigide doublement incurv\u00e9e.<\/p>\n
\"Analyse
Analyse structurelle<\/em><\/p><\/div>\n
Finalement 151 segments de bois lamin\u00e9s composent la structure du pavillon, chacun r\u00e9sultant de l’association de trois bandes individuelles de contreplaqu\u00e9 en h\u00eatre lamin\u00e9. Ces 151 \u00e9l\u00e9ments sont tous diff\u00e9rents et ont un diam\u00e8tre compris entre 0,5 et 1,5m. L’alliance entre la connexion textile et les \u00e9l\u00e9ments de bois a permis de d\u00e9velopp\u00e9 une structure ne pesant que 780 kg couvrant une superficie de 85m2, ce qui fait que le b\u00e2timent a un poids structurel de seulement 7,85 kg\/m2.<\/p>\n
FABRICATION <\/strong><\/h1>\n
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Les 453 feuillets composant les 151 segments de la structure<\/em><\/p><\/div>\n
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Pour fabriquer un segment du pavillon, les 3 bandes de celui-ci sont dessin\u00e9es par ordinateur sur des bandes de 3mm d’h\u00eatre contreplaqu\u00e9es, sur lesquels sont agraf\u00e9es les bandes de renforcement int\u00e9rieur qui sont ensuite stratifi\u00e9es sous vide. Alors un robot d\u00e9coupe les bandes par l’interm\u00e9diaire d’un fraisage CNC.<\/p>\n
\"Process_09\"
Processus de d\u00e9coupe des feuillets<\/em><\/p><\/div>\n
\"Process_10\"
D\u00e9coupe des feuillets \u00e0 la fraiseuse<\/em><\/p><\/div>\n
Ensuite les 3 bandes sont assembl\u00e9es sur une cha\u00eene de montage compos\u00e9e de 3 postes, une station d’assemblage o\u00f9 les \u00e9tudiants scellent temporairement les bandes entre elles gr\u00e2ce \u00e0 des pinces m\u00e9talliques et l’aide du robot articul\u00e9 KUKA KR 120 R3900 qui vient faire pression sur celles-ci pour qu’elles acqui\u00e8rent leur forme finale. Ce bras articul\u00e9 maintient alors le segment scell\u00e9 temporairement pour le pr\u00e9senter \u00e0 la machine \u00e0 coudre industrielle CB4500 qui les couds alors entre eux pour les rigidifier et pouvoir ainsi enlever les scellements m\u00e9talliques. Aussi lors de la couture, une membrane en fibre de polyester recouverte de PVC est cousue sur les extr\u00e9mit\u00e9s des segments pour renforcer les liens lors de la mise en place future. Le robot et la machine \u00e0 coudre sont contr\u00f4l\u00e9s par un logiciel qui assure qu’il n’y ait pas de mouvement lat\u00e9ral lors de la p\u00e9n\u00e9tration de l’aiguille.<\/p>\n
\"Process_13\"<\/p>\n
\"Fabrication
Fabrication des segments<\/em><\/p><\/div>\n
MONTAGE<\/strong><\/h1>\n
\"Assemblage
Assemblage in situ<\/em><\/p><\/div>\n
L’assemblage de tous les segments et le montage de la structure se sont faits sur site. Les \u00e9l\u00e8ves ont cousus les segments entre eux apr\u00e8s avoir num\u00e9rot\u00e9 chaque segment pour conna\u00eetre sa place dans la structure. Ces liaisons ont \u00e9t\u00e9 choisies car elles permettent d’\u00e9viter les moments de flexion dans les bandes de contreplaqu\u00e9 en ne transf\u00e9rant uniquement que les forces normales dans le plan. Aussi les articulations en forme de doigts entre chaque segment permet de ne transf\u00e9rer que les forces de cisaillement.<\/p>\n
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