Modélisation et fabrication numérique multi-échelle

Bannière Axe 4

Le terme de Réalité fait suite à la Modélisation dans le sens où la Fabrication s'associe à la Conception. La Réalité numérique permet d'intégrer à la Modélisation, les contraintes physiques résultantes du comportement des matériaux, de leur mise en oeuvre et de la description des données environnementales de l'espace construit.

La notion de "Multi-échelle" s'applique différemment suivant chaque notion :

  • Modélisation : de la phase d'esquisse à la phase d'exécution (détail) ;
  • Réalité : de la production d'objets de petites tailles ( imprimantes 3D et découpe laser) jusqu'aux robots pour du prototypage à plus grande échelle.


Ces notions se rapportent à la thématique générale du continuum numérique. L'objectif, dans la modélisation, est d'apporter des caractéristiques du réel, comme cela peut être le cas dans le choix des critères de conception pour une fabrication robotique. Actuellement, la modélisation est liée à la conception architecturale, elle-même associée à une démarche de développement qui touche la conception en phase d'esquisse.
Si l'on souhaite se diriger vers la fabrication robotique, il faut élargir le champ d'investigation :

  1. Avoir les moteurs morphologiques et d'évaluations transposables :
    • développement des moteurs morphologiques ;
    • développement des moteurs d'évaluation ;
  2. Quantification d'une réalité (aspects physiques) :
    • aspect structurel/al (stabilité (liaisons) et dimensionnement (qté de matière) des bâtiments en phase d'esquisse) ;
    • aspect thermique (les outils actuels étant trop lourds ou pas toujours adaptés à la phase d'esquisse, il faut repenser des moteurs d'évaluations) ;
    • aspect fabrication.


La création d'un laboratoire commun entre le MAP-CRAI et le LERMAB permettra de mettre en place une recherche capable d'imaginer et concevoir un système architectural, de le fabriquer de manière entièrement robotisée et de le caractériser d'un point de vue thermique et mécanique. Il serait est alors possible d'élargir le spectre des possibilités dans le processus de design conception et d'expression architecturale, par l'incorporation directe et sous forme paramétrique des contraintes liées à la forme, à la structure, au matériau, et aux aspects thermiques et mécaniques. L'utilisation de la robotique permettra également d'explorer plus fortement l'architecture non standard, nous permettant d'introduire un mode radicalement différent de penser et de matérialiser l'architecture. Cela pourrait conduire à la réintroduction du concept d'artisanat, qui s'est perdu avec l'industrialisation. Une personne ne serait plus uniquement contrainte à effectuer un travail répétitif, en dirigeant une machine, mais pourrait utiliser ses connaissances pour donner des informations additionnelles au robot. Dans ce contexte, la conception et l'exécution ne sont plus des phases au sein d'une séquence temporelle - les croquis de conception n'ont plus besoin d'être traduits en dessins d'exécution. Le projet incorpore l'idée et la connaissance de sa production au moment même de sa conception. Ainsi prend plus de sens l'idée de la construction comme partie intégrante de la conception architecturale. Les machines de production assistée par ordinateur permettent le lien entre la réalité numérique de l'ordinateur et la réalité matérielle. Le robot industriel est le moyen le plus direct pour créer des éléments de conception personnalisées et des formes diverses d'expression matérielle. Avec son aptitude à la manipulation physique et à l'assemblage non-standard en série d'éléments de construction, le robot industriel modifie radicalement la capacité productive de l'architecture à l'échelle réelle.

Dans un premier temps, les verrous scientifiques relèveront principalement d'actions liées à l'architecture Bois non standard au travers d'un continuum numérique.

Les applications associées concerneront :
  • la conception en la phase d'esquisse ;
  • la physique du bâtiment dans sa globalité (analyse structurelle, bilan énergétique, maîtrise des ambiances) ;
  • la fabrication robotisée ;
  • l'intégration de nouveaux assemblages bois pertinents ;
  • l'éco-conception et l'éco-réalisation.

Cette union de compétences et de savoirs autour de l'éco-conception et de l'éco-construction en bois constituerait ainsi une entité unique à l'échelle de la région Grand-Est, voire de la Grande région transfrontalière, en lien avec l'ensemble des partenaires métiers de la filière: architectes, ingénieurs, constructeurs, fabricants. Une telle synergie en matière de recherche revêt une résonance particulière dans le Grand-Est, où la filière bois complète est représentée dans un pôle de compétitivité, et est un des axes de développement économique régional. Nationalement, la filière bois fait l'objet d'un Plan national d'action pour l'avenir des industries de transformation du bois, plan interministériel visant à renforcer la dynamique de la filière; l'excellence en matière de recherche et d'innovation est à soutenir et à développer.



Participants