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Des robots construisent de nouveaux jardins suspendus
En collaboration avec Müller Illien Landscape Architects, Timbatec et d'autres partenaires de l'industrie et de la recherche, un groupe de recherche dirigé par les professeurs d'architecture de l'ETH Zurich Fabio Gramazio et Matthias Kohler créent une sculpture architecturale verte pour le Tech Cluster de Zoug. D'une hauteur de 22,5 mètres, la structure sera composée de cinq nacelles en bois à la géométrie complexe, légèrement décalées les unes par rapport aux autres et soutenues par huit fins piliers en acier. La sculpture, qui porte le nom de la reine babylonienne à qui l'on attribue les anciens Jardins suspendus de Babylone, est conçue et construite à l'aide de méthodes numériques innovantes développées dans le cadre du projet.
L'IA propose une conception intelligente
Dans le processus de conception classique de projets de ce type, les architectes essaient de prendre en compte les différentes exigences d'un bâtiment ou d'une structure dans sa conception, puis d'ajuster cette conception jusqu'à ce que toutes les exigences soient satisfaites de la meilleure façon possible. Ce n'est pas le cas avec Semiramis: un algorithme d'apprentissage automatique personnalisé, développé en collaboration avec le Swiss Data Science Center, a présenté des options de conception sophistiquées au groupe de recherche. Les propositions différaient quant aux formes des nacelles et à leur disposition spatiale les unes par rapport aux autres. Elles ont également mis en évidence l'impact de chaque conception sur les variables cibles individuelles, telles que l'irrigation des nacelles. «Le modèle informatique nous permet d'inverser le processus de conception conventionnel et d'explorer toute la portée de la conception d'un projet. Cela conduit à de nouvelles géométries, souvent surprenantes», explique Matthias Kohler, professeur d'architecture et de fabrication numérique à l'ETH Zurich.
Dans l'Immersive Design Lab, un laboratoire de réalité augmentée situé sur le campus de Hönggerberg, le groupe de recherche a pu explorer les conceptions en trois dimensions et les affiner ensemble en temps réel. Un logiciel développé conjointement avec le Computational Robotics Lab de l'ETH Zurich permet d'adapter facilement les conceptions des nacelles en bois: par exemple, si les scientifiques déplacent un seul point dans la géométrie de l'une des nacelles, qui est composée d'environ 70 panneaux de bois, le logiciel ajuste la géométrie entière. En même temps, le logiciel tient compte des paramètres de fabrication pertinents, tels que le poids maximal possible d'un panneau, ce qui signifie qu'il génère toujours la configuration la plus efficace et la plus résistante.
Une danse délicate pour la plus grande précision
La meilleure conception est actuellement en cours de fabrication dans le laboratoire de fabrication robotique de l'ETH Zurich. Toujours synchronisés, quatre bras robotiques suspendus prennent chacun le panneau de bois qui leur est assigné, exécutent une danse de haute précision et mettent enfin les panneaux en place selon le dessin de l'ordinateur. Un algorithme calcule les mouvements des robots de manière à ce qu'aucune collision ne se produise pendant l'exécution. Une fois que les machines ont placé les quatre panneaux les uns à côté des autres, des artisans les assemblent d'abord temporairement avant de les coller ensemble avec une résine de coulée spéciale. Chacune des cinq nacelles en bois de Semiramis comprend entre 51 et 88 de ces panneaux de bois.
La fabrication robotisée présente plusieurs avantages paer rapport à la construction traditionnelle en bois: d'une part, les robots déchargent les humains de la manutention lourde et du positionnement précis; d'autre part, le processus d'assemblage ne nécessite pas de sous-structures coûteuses et gourmandes en ressources.
Un symbole de collaboration
La préfabrication robotisée tourne actuellement à plein régime. Des segments de nacelle individuels sont régulièrement expédiés par camion à Zoug, où la sculpture architecturale sera érigée et finalement plantée au printemps 2022. À partir de cet été, les gens pourront observer la structure en bois depuis le sol ou depuis les bâtiments voisins et apercevoir la verdure dans les nacelles.
Pour Matthias Kohler, en revanche, le projet a déjà fait ses preuves: «Semiramis a été un projet phare pour la recherche architecturale, rassemblant des personnes à l'intérieur et à l'extérieur de l'ETH Zurich et faisant progresser les principaux thèmes de recherche actuels, tels que la conception architecturale interactive et la fabrication numérique», explique-t-il.