Un grand nombre de projets fascinants continuent de provenir de la principale université, l’ETH Zurich, une source de recherche productive en science et d’exploration de technologies telles que l’impression 3D et 4D. Des chercheurs qui ont mis l’accent sur l’architecture, la construction et l’utilisation progressive de matériaux tels que le ciment et même le sable et le métal. Les subtilités de l’ETH Zurich en matière de conception complexe et de techniques de construction numérique ont été notées ainsi qu’un projet récent décrivant le développement d’une méthode de coquille d’œuf utilisée pour l’impression 3D de cadres ultra-minces.

Maintenant, les dernières nouvelles mettent en évidence la «plantation» du pavillon Future Tree, qui sert de résultat supplémentaire de l’étude et du document publié, «Eggshell: Coffrage imprimé en trois dimensions ultra-mince pour les structures en béton». Cette gracieuse pièce d’architecture, qui mesure près de sept mètres de haut, combine toutes les forces des précédents travaux de l’ETH Zurich et démontre leur connaissance du design et des matériaux avec la technologie robotique et l’impression 3D. Complété par la recherche Gramazio kohler à l’université, l’arbre donne sur la cour d’un cabinet de conseil suisse AEC, Basler & Hofmann.

Vue latérale du pavillon (image gracieuseté de © gramazio kohler research, ETH Zurich)

L’équipe de conception de Basler et Hofmann a collaboré au projet pilote et l’a décrit comme leur projet pilote de planification paramétrique:

«Le tronc d’arbre du futur est une colonne en béton armé, réalisée à l’aide d’un coffrage ultra-fin, imprimée en 3D par un robot et remplie d’un béton à durcissement rapide spécialement développé», a déclaré l’équipe de conception. Ce nouveau processus de fabrication, appelé «coquille d’œuf», permet la production de structures en béton non standard, structurellement optimisées, tout en étant capable d’intégrer des armatures standard et de minimiser le coffrage. Le processus de la coquille d’œuf utilise l’impression 3D avec dépôt fondu (FDM) pour obtenir un vaste espace de conception et de fabrication. « 

Le formidable coffrage a été imprimé en 3D en une seule pièce via une imprimante à grande échelle équipée d’un bras robotique à six axes avec un volume de construction de 1,2 × 1,2 × 3,6 m. L’extrusion a eu lieu à l’extrémité du bras à l’aide d’un Buse de 1,5 mm et filament standard. Des problèmes tels que le retrait présentaient des défis aux concepteurs, qui ont résolu le problème en appliquant un micro-motif en forme de diamant au coffrage, réduisant les contraintes et offrant une meilleure rigidité du matériau. L’un des principaux avantages de l’impression coquille d’œuf est la possibilité d’utiliser un coffrage aussi fin que 1,5 mm avec la méthode de coulée dynamique intelligente (SDC) créée par l’ETH Zurich.

« De cette manière, la pression sur le coffrage est réduite au minimum, et un coffrage de 8 kg peut être utilisé pour produire une colonne de 800 kg », a déclaré l’équipe de conception.

Par temps ensoleillé, le cadre mutuel projette un motif d’ombres sur le sol (image gracieuseté de © gramazio kohler research, ETH Zurich)

L’auvent couvre 1 152 pieds carrés ou plus de 107 mètres carrés et se compose de 380 éléments en bois acétylé reliés par des vis. Attaché au bâtiment sur deux côtés, il repose sur le pilier en béton.

« Ici, motivé par le comportement structurel du cadre, le motif en nid d’abeille bascule progressivement entre une forme hexagonale et une forme triangulaire pour atteindre différents niveaux de rigidité en flexion dans différentes zones du cadre », ont déclaré les concepteurs.

« La configuration de plus en plus triangulaire du coin en porte-à-faux rend cette zone plus rigide et minimise localement les déformations structurelles. »

Gros plan de la couronne de la colonne à l’interface avec la structure en bois (image avec l’autorisation de © Basler & Hofmann AG)

Cette conception complexe est le résultat d’un modèle de calcul complexe qui a conduit les concepteurs à la géométrie ultime ainsi qu’à l’évaluation du bois. La structure a été décrite avec un algorithme qui a permis la programmation qui a assuré la stabilité – et la faisabilité – dans l’architecture. En savoir plus sur la recherche sur l’impression de coquilles d’œufs ici.

La texture en diamant de la colonne a aidé à stabiliser l’impression pendant l’impression et la coulée (Image reproduite avec l’aimable autorisation de © gramazio kohler research, ETH Zurich)

[Source / Images: designboom]



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