Des robots construisent de nouveaux jardins suspendus

Pour le Tech Cluster Zug, des chercheurs du groupe des professeurs d'architecture de l'ETH Fabio Gramazio et Matthias Kohler con?oivent et réalisent une sculpture architecturale végétalisée en collaboration avec Müller Illien Landschaftsarchitekten, Timbatec et d'autres partenaires de l'industrie et de la recherche. La structure de 22,5 mètres de haut se compose de cinq coques en bois à la géométrie complexe, légèrement décalées les unes par rapport aux autres, et soutenues par huit fins piliers en acier. La sculpture, qui doit son nom aux jardins suspendus de Sémiramis dans l'Antiquité, a été con?ue et fabriquée à l'aide de méthodes numériques inédites. Celles-ci ont été développées dans le cadre du projet.

L'IA suggère une conception intelligente

Dans le processus de conception classique, les architectes tentent de prendre en compte les différentes exigences d'un b?timent ou d'une structure dans le projet, puis l'adaptent jusqu'à ce qu'elles soient toutes aussi bien remplies que possible. Ce n'est pas le cas de Sémiramis : un algorithme de machine learning sur mesure, développé en collaboration avec le Swiss Data Science Center, a montré aux chercheurs des possibilités de conception sophistiquées. Les propositions différaient en ce qui concerne les formes des bacs et leur disposition spatiale les uns par rapport aux autres, mais montraient aussi comment chaque design se répercutait sur certaines grandeurs cibles, comme l'arrosage des bacs. "Le modèle informatique nous permet d'inverser le processus de conception conventionnel et d'explorer l'ensemble des possibilités de conception d'un projet. Cela donne naissance à de nouvelles géométries, souvent surprenantes", explique Matthias Kohler, professeur d'architecture et de fabrication numérique à l'ETH Zurich.

Dans l'"Immersive Design Lab", un laboratoire de réalité augmentée situé sur le campus du H?nggerberg, les chercheurs ont pu explorer les projets en trois dimensions et continuer à travailler ensemble en temps réel. Un logiciel développé en collaboration avec le Computational Robotics Lab de l'ETH leur permet en outre d'adapter facilement les ébauches des coques en bois : Si les scientifiques déplacent par exemple un seul point dans la géométrie d'une des coques, qui se composent d'environ 70 panneaux de bois, le logiciel adapte toute la géométrie. En même temps, il prend en compte les paramètres de fabrication pertinents, comme le poids maximal possible d'un panneau, et génère ainsi toujours la configuration la plus efficace et la plus résistante.

Danse de couple pour une précision maximale

Le meilleur projet est actuellement en cours de réalisation dans le laboratoire de fabrication robotique de l'ETH Zurich. Toujours en synchronisation, quatre bras robotisés suspendus saisissent le panneau de bois qui leur est attribué, exécutent une danse de haute précision et placent finalement les panneaux dans l'espace conformément au projet informatique. Un algorithme calcule les mouvements des robots de manière à éviter les collisions. Une fois que les machines ont placé leurs quatre panneaux les uns à c?té des autres, les artisans les relient d'abord temporairement, puis les collent avec une résine de coulée spéciale. Entre 51 et 88 panneaux de bois de ce type sont ainsi assemblés pour former une coque en bois.

Contrairement à la construction en bois traditionnelle, la fabrication robotisée présente plusieurs avantages : D'une part, les robots déchargent l'homme des lourdes t?ches de levage et de positionnement précis, et d'autre part, le processus de montage permet de renoncer à des sous-constructions co?teuses et gourmandes en ressources.

Un symbole de collaboration

La préfabrication robotisée tourne actuellement à plein régime. Les différents segments de coque sont transférés au fur et à mesure sur des camions à Zoug, puis la sculpture architecturale sera érigée et enfin plantée au printemps 2022. ? partir de l'été 2022, il sera possible d'observer la structure en bois depuis le sol et les b?timents et de jeter un coup d'?il dans les coques végétalisées.

Mais pour Matthias Kohler, le projet a d'ores et déjà prouvé sa valeur : "En tant que projet phare de la recherche en architecture, Semiramis a réuni des personnes à l'intérieur et à l'extérieur de l'ETH et a fait avancer des thèmes de recherche aujourd'hui déterminants, tels que le design architectural interactif et la fabrication numérique", déclare Kohler.