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La conception de matériaux sur-mesure va révolutionner l'architecture

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Metal Euplectella Folie est un prototype qui explore une méthode innovante de conception et de fabrication pour une architecture sur-mesure. La couture de quatre laizes d’acier de 40m de long, chacune découpée selon un patron unique puis enroulée en spirale, permet la réalisation d’une forme complexe sans réglage, sans plan de montage et sans gabarit. Un début d’existence au potentiel qui semble tellement inouï que l’on présume déjà de son impact sur l’architecture de demain. A découvrir à l’école des Ponts ParisTech de Champs sur Marne.
 
Selon Robert Copé et Marc Weckstein, chercheurs au Centre scientifique et technique du bâtiment, Il faut inventer des processus de conception qui permettent d’adapter rapidement les bâtiments aux changements de vie, aux bouleversements climatiques, … Une solution avancée par ces chercheurs : concevoir des enveloppes interchangeables, déconnectées des structures. Plus fines, mais faites de matériaux composites à matrice renforcée. On peut même aller plus loin : concevoir des matériaux sur mesure adaptés à chaque situation.
Le prototype Metal Euplectella Folie développé par Nicolas Leduc répond à une recherche sur le développement de principes et de systèmes constructifs tirant parti des propriétés géométriques et constructives des surfaces développables, notamment grâce aux nouvelles possibilités offertes par les outils de fabrication numérique.
Le spectaculaire développement de ces techniques numériques a un impact direct sur l'architecture et la ville. La conception assistée par ordinateur et le développement de la simulation numérique permettent ainsi l'émergence de formes nouvelles en même temps qu'elles accentuent la composante stratégique du projet d'architecture et d'urbanisme.
 
" Cette construction expérimentale résulte du croisement de deux inspirations très éloignées : elle hérite sa morphologie organique et son fonctionnement structurel en coque mince de l’Euplectella Aspergillum, éponge de mer de grande profondeur du Pacifique Ouest, autrement appelée Corbeille de Vénus et qui a la particularité de s’ancrer au fond de l’océan grâce à des milliers de filaments. La résistance de ces « spicules » surprend les chercheurs qui ont découvert que chacune d’elle est une fibre de verre entourée de cylindres coaxiaux, eux aussi en silice, et séparés les uns des autres par des couches de matière organique. De plus, dans ce composite microscopique, l’épaisseur des cylindres de silice décroît du cœur du spicule vers sa périphérie. Une structure complexe peaufinée par l’évolution biologique, qui redistribue les forces à l’intérieur du spicule, ce qui explique la ténacité de ces minces filaments. Ce modèle a été validé par des simulations numériques. Les chercheurs estiment que leurs résultats pourraient inspirer de nouvelles stratégies de conception de matériaux composites dotés de caractéristiques mécaniques innovantes (Source : l’Usine nouvelle).
Son mode de fabrication, quant à lui, trouve son origine dans le procédé industriel de production des tubes hélicoïdaux. Pour ces tubes, généralement de grande section et à paroi mince, une bande continue, rectiligne et de largeur constante est enroulée sur elle-même dans une forme de cylindre hélicoïdal. En permettant à la bande d’être de forme quelconque et de largeur variable, nous accédons à un nouveau champ de possibilités formelles.
 
Dans la conception de ce prototype, ce n’est pas une, mais quatre bandes développables d’environ 40 mètres, qui ont été modélisées en trois dimensions puis subdivisées en 72 panneaux d’acier galvanisé d’un millimètre et demi d’épaisseur.
Le développé de ces panneaux fournit les patrons de découpe, qui, grâce à la forme unique des bords, à la localisation des percements et à la gravure de repères, contiennent toutes les informations de la géométrie et du processus d’assemblage.  Le montage a ainsi pu être réalisé sans plan ni gabarit en quatre jours à deux personnes dans les ateliers de l’entreprise.
 
Ce premier prototype laisse entrevoir des potentialités pour la réalisation d’espaces fluides, continus, étonnants, structurellement performants, rendus possibles par ce mode constructif innovant. Parmi ces possibles, des géométries plus audacieuses, ici empêchées par les contraintes de transport, ou des topologies plus complexes (tubes à embranchements multiples), sont envisageables sans perdre les avantages constructifs éprouvés ici.
 
 
Cette construction a été développée par Nicolas Leduc dans le cadre d’une thèse CIFRE en cours : « Construire avec les surfaces développables ». Elle est le fruit d’une collaboration étroite entre :
 
- Laboratoire Navier (Ecole des Ponts, CNRS, IFSTTAR) : Jean-François Caron (directeur de thèse), Cyril Douthe ;
- T/E/S/S atelier d’ingénierie : Bernard Vaudeville, Simon Aubry, Florian Kobryn ;
- VIRY, constructeur métallique : Karine Leempoels, Sébastien Frémiot, Dimitri Durand.
 
Exposition à partir du 17 octobre 2017 : Ecole des Ponts ParisTech, Cité Descartes - 6-8 Avenue Blaise Pascal - 77455 Champs-sur-Marne
 

 

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