Future Tree, une structure en béton imprimée en 3D qui rappelle la nature
L’utilisation du béton dans l’impression 3D est en train de révolutionner l’industrie de la construction. Des maisons aux passerelles pour piétons, la fabrication additive offre une grande liberté de conception qui dépasse les limites de l’imaginable. Grâce à sa rapidité de production et à son faible coût, elle pourrait bien être la solution de pointe pour la construction de structures dans le futur. Pour mieux comprendre les possibilités de la fabrication additive du béton, on vous présente une nouvelle application érigée dans la cour du bâtiment Basler & Hofmann, une société de conseil basée en Suisse : il s’agit du projet « Future Tree », une structure en forme d’arbre imprimée en 3D qui fait office d’auvent.
Cette nouvelle construction a été imaginée par l’ETH Zurich, un grand utilisateur de la fabrication additive – on vous présentait récemment leur méthode de production Fast Complexity pour le secteur du bâtiment. Celui-ci se concentre sur le développement d’outils informatiques et robotiques pour l’architecture et invite de nombreux acteurs de l’industrie à explorer les possibilités de la conception à l’ère numérique. Dans le cadre de Future Tree, l’équipe a voulu combiner des techniques de conception de pointe avec de nouveaux matériaux et la fabrication additive robotique, le tout dans un projet architectural frappant. Comment l’équipe a-t-elle pu construire une structure imprimée en 3D aussi innovante et complexe ?
Image credits: ETH Zurich
La conception et le développement de Future Tree
Future Tree se compose de deux éléments. Le premier est la colonne qui soutient la structure, fabriquée à l’aide d’un coffrage ultra-mince imprimé en 3D, combiné avec un béton à durcissement rapide. Pour le coffrage, l‘équipe a utilisé un bras robotisé à six axes. Celui-ci ne fait que 1,5 mm d’épaisseur et a été réalisé en un seul morceau. Il a ensuite été rempli du béton sur mesure à durcissement rapide. Quant au design même de la colonne, les données de fabrication ont été générées à partir d’un modèle de conception paramétrique, permettant des itérations rapides de prototypes physiques. L’équipe a utilisé la technique « Eggshell » – en utilisant la technologie FDM, le processus permet de concevoir de nouvelles structures optimisées et de minimiser les déchets. En effet, après hydratation du béton, le coffrage mince est retiré et peut être recyclé.
Le deuxième élément est la partie en forme de branche, en forme d’arbre, dont la forme a inspiré le nom « Future Tree ». La structure est faite de bois de pin acétylé, de vis et de câbles de tension. Au total, la structure de l’arbre est formée de 380 éléments robustes. Ce cadre peut être agrandi grâce à la disposition spécifique des pièces. Chaque élément a une géométrie unique découpée sur mesure en fonction des données du modèle numérique. Soutenu par la colonne de béton, il est ancré au patio du bâtiment sur deux côtés et en porte-à-faux dans le coin opposé.
L’un des défis auxquels l’équipe a été confrontée au cours du projet a été le rétrécissement du matériau d’impression lors de son refroidissement. Cependant, ils ont résolu le problème en appliquant un micro-modèle en forme de diamant sur le coffrage. Cela a permis de réduire les contraintes de retrait pendant le processus d’impression 3D et de durcir le coffrage. Vous pouvez trouver plus d’informations sur le projet sur leur site web officiel.
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