UN PAVILLON DE LIN ENROULÉ ROBOTIQUEMENT

Des chercheurs et des étudiants des universités de Fribourg et de Stuttgart ont conçu un pavillon léger fabriqué à partir de fibres de lin enroulées par des robots.

Le secteur de la construction est l'une des activités humaines les plus gourmandes en matériaux et les plus nuisibles pour l'environnement. Avec leur pavillon appelé livMatS, les chercheurs visent à offrir une alternative viable et économe en ressources aux méthodes de construction conventionnelles. Pour ce faire, ils utilisent le lin, un matériau naturellement renouvelable et biodégradable, disponible dans les régions d'Europe centrale.

Les composites à base de fibres présentent un excellent rapport résistance/poids, ce qui les rend très adaptés aux structures légères innovantes et économes en matériaux. Les matériaux renforcés de fibres de carbone et de verre sont déjà largement utilisés dans divers domaines, de l'ingénierie aérospatiale à l'industrie automobile. Toutefois, si les fibres naturelles comme le lin ont des propriétés mécaniques comparables, elles ne sont pas souvent considérées comme des matériaux de construction.

livMatS serait le premier bâtiment dont la structure porteuse est entièrement constituée de fibres de lin enroulées par des robots. Il combine des matériaux naturels et des technologies numériques avancées pour créer une architecture unique "qui est à la fois écologique et expressive".

Le pavillon s'inspire du cactus saguaro (Carnegia gigantea) et du cactus à figues de barbarie (Opuntia sp.), qui se caractérisent par leur structure en bois particulière. Le cactus saguaro possède un noyau cylindrique en bois qui est creux à l'intérieur et donc particulièrement léger. Il s'agit d'une structure en bois en forme de filet, qui confère au squelette une stabilité supplémentaire et qui est formée par la croissance croisée de ses différents éléments en bois.

Le tissu des pousses latérales aplaties du figuier de Barbarie est également tissé de faisceaux de fibres de bois en forme de filet, qui sont disposés en couches et reliés entre eux. Le tissu du figuier de Barbarie se caractérise ainsi par une capacité de charge particulièrement élevée. En abstrayant ces structures en réseau, les scientifiques ont pu transférer les propriétés mécaniques des structures de fibres réticulées aux éléments structurels légers du pavillon.

Les éléments de construction porteurs sont produits à l'aide d'un procédé d'enroulement de filaments sans noyau mis au point par l'équipe du projet. Dans cette approche de fabrication additive, un robot place très précisément les faisceaux de fibres sur un cadre de bobinage. Cela permet de calibrer et d'articuler de manière ciblée l'orientation, l'alignement et la densité des fibres afin de répondre exactement aux exigences structurelles de l'élément, comme dans son inspiration biologique.

Les éléments ont une longueur totale de 4,50 à 5,50 m et ne pèsent que 105 kg en moyenne. L'ensemble de la structure en fibres pèse environ 1,5 t et couvre une surface de 46 m². La conception finale est conforme au code du bâtiment allemand et aux exigences connexes en matière de permis de construire, ainsi qu'à un ensemble de combinaisons de charges, dont les charges de vent et de neige.