Le coffrage tricoté en 3D permet d'économiser des matériaux de construction et du temps
Un textile tricoté par pression d'un bouton sert d'élément formateur à des chercheurs de l'ETH pour des coques de béton incurvées. Gr?ce à cette nouvelle technologie, ils ont créé une structure en béton de cinq tonnes pour une exposition à Mexico.
Le c?ur de la construction en béton incurvée de quatre mètres de haut est tricoté. Seul un textile tendu par des c?bles d'acier sert de coffrage à l'ouvrage. Le prototype, baptisé KnitCandela, est la première application de cette technologie à l'échelle architecturale. La construction est un hommage à l'architecte hispano-mexicain Felix Candela (1910-1997) et une ?uvre commune avec Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHACODE) et Architecture Extrapolated (R-Ex).
55 kilogrammes de coffrage pour cinq tonnes de béton
La technologie est née à l'ETH Zurich. Une machine à tricoter industrielle a produit le coffrage à partir d'un modèle de tricot généré numériquement : en quatre bandes, elle a tricoté en 36 heures un textile 3D entièrement formé avec deux couches. La couche inférieure constitue le plafond visible - une surface con?ue avec un motif de tricot coloré. La couche supérieure contient des tunnels pour les c?bles du système de coffrage et des poches pour les ballons de baudruche traditionnels, qui deviennent des cavités après le bétonnage. La construction est ainsi légère et économe en matériaux. Fabriquer des coffrages pour des formes aussi complexes de manière conventionnelle demanderait beaucoup plus de temps et de matériaux.
KnitCandela
Dans la cour intérieure du musée, le coffrage tricoté a été tendu dans un cadre temporaire et un mélange de ciment spécialement con?u a été projeté dessus. Cette première couche n'a que quelques millimètres d'épaisseur, mais elle est suffisante pour créer une forme rigide. Ensuite, du béton conventionnel renforcé par des fibres a été appliqué.
Les bandes de tissu tricotées ont été transportées à Mexico dans deux sacs de voyage - comme un bagage normal. Le tricot ne pèse que 25 kilogrammes, les c?bles d'acier environ 30 kilogrammes. Tendus dans le cadre en bois, ils soutiennent plus de cinq tonnes de béton.
Le tricot est la nouvelle impression 3D
Cette technologie a été développée par Mariana Popescu et Lex Reiter dans le cadre du projet de recherche PRN Fabrication numérique développée. Popescu est doctorante auprès de Philippe Block, professeur d'architecture et de structures porteuses à l'ETH Zurich, Reiter est doctorant auprès de Robert Flatt, professeur de chimie physique des matériaux de construction.
Les recherches de Popescu montrent que les textiles tricotés pour les applications architecturales permettent d'économiser à la fois des matériaux et du temps de travail, et de simplifier le processus de construction pour les formes complexes. Matthias Rippmann, chef de projet pour KnitCandela et chercheur principal au sein du Block Research Group, déclare : "Cinq semaines seulement se sont écoulées entre les premiers travaux et l'achèvement - c'est nettement moins de temps qu'il ne nous aurait fallu avec une technologie conventionnelle".
KnitCandela est également une évolution du système de forme pour le HiLo-Toiture - le toit en béton incurvé et ultraléger que le Block Research Group a développé pour le b?timent de recherche et d'innovation NEST en 2017.
Pour KnitCandela, les chercheurs de l'ETH ont produit le coffrage tricoté en une seule étape, tandis que pour HiLo, le coffrage a été produit à partir d'un réseau de c?bles d'acier et d'une b?che cousue et collée. Mariana Popescu explique : "Le tricotage offre l'avantage que les formes 3D ne doivent pas être assemblées à partir de plusieurs pièces. Avec le bon modèle de tricot, nous pouvons produire toutes les courbures, les poches et les canaux en appuyant sur un bouton". Pour l'industrie du b?timent, l'impression 3D est un grand sujet. Philippe Block affirme que la nouvelle méthode est en quelque sorte une nouvelle forme d'impression 3D, "sauf que nous n'avons pas besoin d'une nouvelle machine pour cela. Une machine à tricoter traditionnelle suffit".