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FR: Nous cherchons ici à évaluer les potentialités de l’impression 3D à grande échelle. VINCI ayant pris part à l’entreprise XtreeE qui développe depuis 2015 des procédés de fabrication additive à l’échelle du bâtiment, cette recherche se propose de développer un projet afin de mettre en évidence l’intérêt ainsi que les enjeux de tels procédés. Nous chercherons ainsi à mettre évidence les étapes nécessaires ainsi que les champs de recherche à explorer.
Une première étape dans ce projet fut d’identifier un domaine dans lequel l’impression 3D trouve sa pertinence. Notre choix s’est ainsi porté sur des mâts d’éolienne dont la fabrication et le transport sur site s’avèrent complexes. Il est bon de garder à l’esprit qu’il s’agit là d’une hypothèse permettant d’exploiter les potentialités d’une technique bien particulière. Les éléments développés ici pourront ainsi servir de base aux futures évolutions du projet ou à d’autre développement.
Le projet se décompose en plusieurs étapes. La première consiste en la définition d’une stratégie formelle. Plusieurs expérimentations ont été menées afin de définir un type de morphologie à la fois efficace structurellement et répondant à certains critères formels. Vient ensuite la recherche de forme optimale, en simulant des efforts auxquels serait soumise la structure. Enfin la configuration géométrique retenue se retrouve lissée, affinée.
1- ExoSkeleton + CatmullClark (Weaverbird)
2- ExoSkeleton + Loop Triangle Subdivision (WB)
3- PictureFrame (WB) + meshThicken (WB) + catmullClarck (WB)
4- TsPipe (T-Splines) + CatmullClark (WB) // Solution retenue
Le travail de recherche ici présentée vise à mettre en application un système de coffrage pour béton fibré UHP par l’utilisation de tubes et connexions en PVC standard. Si l’utilisation de tubes PVC pour réaliser des coffrages est connue, elle se limite généralement à faciliter la mise en œuvre de structures. Une première recherche menée par ISC / VINCI Construction France en 2016 a eu comme objet l’utilisation de ces éléments standards bon marché afin de s’en servir pour la construction d’une passerelle en béton. Si la validité du procédé a alors été prouvée, de nombreuses limites sont apparues. L’utilisation du béton implique alors de grandes contraintes formelles dues non seulement aux caractéristiques du matériau, mais surtout à l’obligation de la présence de ferraillage nécessitant un important travail de préparation tel que détaillé plus loin.
Cette recherche s’attache donc à pousser le principe encore plus loin. L’utilisation de BFUP permet ainsi de se passer de ferraillage. Une montée en complexité formelle est alors possible au prix d’un travail de recherche conséquent sur des plans logiciels, méthodologiques et constructifs.
Depuis les recherches typologiques jusqu’à la construction d’un modèle numérique paramétrique, en passant par la mise en oeuvre et nos observations sur le comportement de la matière, nous détaillerons dans ce dossier les étapes nous menant à la réalisation d’un prototype sous forme de pavillon démonstrateur à taille humaine.
L’objectif fut dans un premier temps d’identifier les possibilités offertes par cette technique de coffrage. Par l’identification des différents raccords PVC existant et en fonction des diamètres disponibles, nous avons alors proposé un ensemble de formes allant de l’échelle du mobilier à celle de l’architecture. Le but n’était pas encore de passer à la réalisation d’un prototype, mais d’évaluer les marchés vers lesquels s’adresser. La robustesse des bétons fibrés UHP nous a d’abord poussé dans la direction du mobilier urbain qui pourrait ainsi se passer de la phase de préfabrication et ainsi faciliter le déploiement de tels éléments dans un environnement urbain.
Une fois familiarisés avec la grammaire formelle permise par cette technique, nous cherchons désormais à l’appliquer à un exemple de structure permettant de démontrer les potentiels de ce type de coffrage. Nous prendrons ainsi exemple sur les nombreux pavillons produits par les écoles d’architecture et d’ingénierie à travers le monde. Le but est de proposer une structure à taille humaine permettant de se confronter directement au principe constructif mis en application.
Il nous est alors nécessaire d’acquérir une certaine connaissance des limites du matériau à travers plusieurs expérimentations. Nous produirons ainsi plusieurs modèles numériques que nous soumettrons à différents logiciels de calculs afin de définir un processus d’évaluation fiable non seulement dans le cadre de cette réalisation, mais qui pourra également servir aux futures applications.
De l’analyse des résultats obtenus au cours des différents allers-retours entre modélisation et calcul, découlera ainsi une géométrie répondant à la fois à des impératifs structurels, géométriques et de coûts.
