Projets conçus et construits numériquement : utiliser la technologie pour explorer de nouvelles façons de construire

20 juin 2021 ThePressFree Aucun commentaire

A présent, il est clair que la technologie a repris presque tous les aspects de nos vies. Cela a changé notre façon de communiquer, de communiquer, de travailler et d’étudier, et a même modifié nos habitudes d’achat et de consommation. L’architecture et la construction n’étaient pas des exceptions, et la technologie est également désormais présente dans la façon dont elle est pensée, conçue et construite.

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L’utilisation d’outils numériques dans l’environnement bâti a une variété d’applications et de résultats. Dans cette sélection, nous nous pencherons sur les projets dans lesquels la technologie a joué un rôle majeur depuis la conception du projet, en passant par la conception de chacun de ses éléments, et enfin jusqu’à la construction et le résultat. Ces prototypes sont également des exemples de recherche approfondie afin d’optimiser le temps, les coûts et de minimiser les déchets associés aux processus de construction traditionnels.

La fabrication numérique, la robotique, l’interface de fabrication en réalité augmentée, l’impression et la numérisation 3D et divers logiciels sont appliqués pour optimiser les processus, mais aussi en gardant un œil sur le maintien de certains savoir-faire, éléments de conception et esthétiques pour des espaces architecturaux de haute qualité, permettant l’interférence de les architectes et les concepteurs contribuent également tout au long du processus.

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Automatiser le chantier

Maçonnerie augmentée / Gramazio Kohler Research

« Pour relever les défis de la mobilité limitée et de la dextérité des robots industriels existants, le projet réintroduit les artisans dans un processus de fabrication numérique. En instruisant optiquement les maçons avec des informations numériques personnalisées via une interface utilisateur de réalité augmentée personnalisée, une connexion directe au modèle de conception numérique peut sois établis. »

Le processus de maçonnerie augmentée développé combine la puissance de la conception informatique avec la dextérité et les compétences d’un artisan humain, introduisant un tout nouveau paradigme de fabrication.

Pavillon Fibre BUGA / ICD/ITKE Université de Stuttgart

Dipl. Ing. Christoph Zechmeister, chercheur associé à l’ICD : « Le pavillon fibre BUGA est composé de 150 000 m de fibres de verre et de carbone spécialement agencées. Compte tenu du comportement géométrique complexe des structures fibreuses, les modes de conception et de modélisation établis ne sont pas suffisants pour naviguer en profondeur dans l’espace de conception ouvert par les systèmes de fibres. , la conception axée sur les données est généralement basée sur des systèmes de construction établis et des ensembles de données associés, cela n’exploite pas pleinement le potentiel de génération des technologies numériques et ne parvient pas à négocier les interrelations complexes d’un système de fibres multicouches. »

Plutôt que d’utiliser une chaîne d’outils linéaire, nous visons à développer simultanément une conception architecturale, une ingénierie structurelle et une fabrication robotique, afin d’établir une méthodologie de co-conception basée sur une rétroaction informatique continue. L’utilisation d’une approche intégrative dans différents domaines libère tout le potentiel du calcul et permet une innovation simultanée dans tous les domaines concernés.

« Cette approche de co-conception est prise en compte dans toutes les phases du projet. Déjà dans les étapes préliminaires, les premières esquisses de conception numérique sont basées sur un retour d’information immédiat et sont liées aux simulations structurelles initiales et informées par des modèles physiques manuels pour mieux comprendre la conception et la fabrication structurelles contraintes. Le modèle numérique encapsule tous ces retours et informations dans l’environnement de conception et nous permet d’interagir directement avec différentes disciplines sans avoir besoin de réitérer des jeux de dessins ou des modèles. Nous pouvons par exemple générer des trajectoires d’outils pour la fabrication robotique ou des jeux de données pour l’analyse structurelle. directement à partir du modèle de conception. »

Pavillon Bois BUGA / ICD/ITKE Université de Stuttgart

MSc. ITECH Hans Jakob Wagner, chercheur associé à l’ICD : « Écrit en C-Sharp dans l’environnement du plugin Grasshopper3D pour Rhinoceros, les outils de modélisation à base d’agents permettent la morphogenèse algorithmique de la forme spatiale. Alors que la génération automatique de géométries tridimensionnelles et de leurs logiques intégrées pour la matérialisation permet une articulation plus différenciée de la tectonique structurelle du pavillon, il était d’une importance cruciale de mettre en œuvre des modes fluides d’interaction directe du concepteur avec ces outils de calcul. Cela signifie que l’intelligence émergente d’un système de modélisation à base d’agents embarqué et distribué a été couplée aux décisions de conception intuitives de l’équipe de planification.

Grâce à la validité universelle et à la taxonomie bien définie des langages de programmation, le système informatique est pratiquement indifférent aux disciplines et aux hiérarchies. Cela signifie que dès qu’un tel système artificiel est accessible aux concepteurs humains, il favorise des collaborations plus fluides et plus directes entre architectes, ingénieurs, constructeurs et spécialistes en robotique de construction. Une telle approche est cruciale pour l’intégration intrinsèque des aspects durables et culturels dans un monde de plus en plus numérisé. Enfin, nous pensons que cela conduira à un paradigme de conception architecturale plus inclusif et intégré que nous appelons la co-conception. »

Maison DFAB / Fabrication numérique PRN

Konrad Graser, Ph.D. Chercheur au PRN Fabrication Numérique: « L’intention de conception était de développer un langage architectural qui exprime le processus de sa fabrication. Par conséquent, les opportunités de conception, ainsi que les contraintes de chaque technologie d’E/S, ont été utilisées comme intrants de conception dès la première étape de conception conceptuelle. Cela a déclenché une interaction interactive. processus de conception dans lequel certaines informations d’architecture/de planification (par exemple, les limites de la pièce ou de l’enveloppe du bâtiment, les contraintes d’ingénierie structurelle) ont été utilisées comme entrée pour les outils génératifs d’E/S et le résultat du processus génératif a été réinjecté dans le modèle maître, fournissant la base pour le prochaine itération de conception. De plus, certains des outils génératifs ont été modifiés pour permettre des modifications de conception par l’équipe d’architecture et fournir un retour d’information en temps réel sur la constructibilité.

DFAB HOUSE est unique dans le sens où les premiers modèles 3D conceptuels ont été réalisés en pensant aux outils de fabrication numérique. Cela a lancé un processus de co-création dans lequel la mise à l’échelle, la conception et l’ingénierie de la technologie DFAB ont eu lieu en parallèle. Cela a été possible car la démonstration des nouvelles technologies de fabrication numérique était un objectif central du projet, alignant naturellement la conception avec les technologies.

Une cabine de livre en béton imprimée en 3D par un robot / L’équipe du professeur XU Weiguo

« Nous avons utilisé le logiciel MAYA en fonction des besoins de la modélisation d’entités, et avons réalisé la rationalité de la forme et de la structure de l’espace pour déterminer le modèle de mise en œuvre. Ensuite, à travers la planification du chemin d’impression et le codage d’impression pour compléter le fichier numérique, puis les fichiers numériques conduisent le Un équipement d’impression 3D robotisé pour bétonner l’impression couche par couche des matériaux, créant ainsi la forme incurvée de la cabine du livre.

L’impression de la cabine utilise 2 ensembles de systèmes d’impression à bras robotisé, l’un sur les fondations et la structure principale du bâtiment d’impression in situ, un autre sur le mur en arc de pré-impression in situ et un toit en dôme. Chaque équipement d’impression a besoin de 2 personnes pour fonctionner, un total de 4 à 5 techniciens de construction pour participer au processus de construction. »

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