Bienvenue dans le futur de la construction !

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Le laboratoire Arch_Tec_Lab, a ouvert ses portes en septembre 2016. Situé au sein de l’EPF de Zürich, il est la nouvelle adresse des sciences pour la collaboration interdisciplinaire et des nouvelles technologies liées à la construction. Il démontre de quelle manière la digitalisation peut contribuer à une utilisation plus efficace des ressources, à des émissions zéro et à des méthodes de construction condensées.

La nouvelle construction du laboratoire Arch_Tec_Lab se trouve sur le toit d’un parking du campus Hönggerberg de l’EPF de Zürich. Il exprime la durabilité sous toutes ses formes. Le bâtiment se trouve sur une passerelle, le reliant au département d’architecture. La planification digitale et le processus de construction de l’Arch_Tec_Labs a duré six ans. Elle a pu compter sur l’implication de spécialistes tels que des architectes, des ingénieurs en génie civil, des techniciens et des physiciens du bâtiment, issus de l’Institut pour la technologie et l’architecture de l’EPF de Zürich. Ensemble, ils ont cherché à savoir comment utiliser les technologies digitales et les processus de planification collaborative dans un système de construction visant l’économie des ressources et une construction compacte. Pour ce faire, les chercheurs ont créé un laboratoire qui, selon des conditions réelles, leur ont permis d’appliquer leurs connaissances sur une échelle 1:1.

En bois et en acier

Pour pouvoir construire sur des structures déjà existantes, les scientifiques se sont considérablement basés sur une technologie de construction plus légère et ont construit dans l’optique d’une masse moins importante. En comparaison d’une construction traditionnelle, dans laquelle un mètre cube compte jusqu’à 400 kg de matériel, la masse moyenne de l’Arch_tec_Lab figure aux alentours des 240 kg. Le choix des matériaux s’est concentré sur du bois pour la construction du toit et sur l’acier au niveau du squelette du système de soutien. Ces matériaux présentent généralement, en rapport à leur masse, une rigidité optimale. La structure en acier s’accommode sans noyau de support et sans pilier, garantissant une utilisation flexible et adaptable à l’aménagement intérieur, selon les différents besoins.

Un toit en bois robotiquement finalisé

Un robot unique a entièrement préfabriqué le toit en bois incurvée de l’Ach_Tec_Labs. Le fondement de base constitue un processus de planification et de production numérique intégré. Ainsi, la structure du toit repose sur plus de 48.’000 pièces de bois individuelles, avec des longueurs allant jusqu’à 3,10 mètres, et des portées d’une longueur de 15 mètres. Quelques 168 poutres en treillis, fermement attachées et assemblées robotiquement en série, transportent les charges via cinq panneaux sur des poutres en acier, cachant toute la technologie de la protection contre les incendies, jusqu’à l’éclairage. Hormis les poutres en treillis, aucune autre enveloppe n’assure une finesse et un ensemble raffiné de la structure d’environ 2’300 mètres carrés recouvrant le toit. La structure se cambre sur d’élégants mouvements et des luminaires changeants, laissant ainsi découvrir les étages supérieurs de l’Arch_Tec_Labs.

Les scientifiques de l’ETH Zurich ont voulu utiliser le moins de ressources possibles dans la phase de planification et de construction, mais ils ne se sont pas arrêtés là. L’Arch_Tec_Lab doit également fonctionner quotidiennement sans émissions. Depuis 2010, dans le cadre des techniques de construction, l’ETH Zurich a développé des systèmes „zéro émission“.

Dans la structure du double plancher du bâtiment, se trouvent 120 installations connues sous le nom d’Airboxs. Ces dernières prennent en charge la ventilation et serviront également au chauffage et au refroidissement du bâtiment. Le double plancher abrite les principales conduites d’eau et assure que l’air puisse passer dans les pièces à travers une légère surpression, par l’intermédiaire des prises de sol. Pour Ulrich Weidmann, vice-président des Ressources Humaines et de l’Infrastructure à l’ETH Zurich, l’ Arch_Tec_Lab est un don du ciel: „Les scientifiques de l’ETH Zurich développent des innovations dans le but de résoudre des problèmes d’infrastructure. En utilisant l’exemple de l’Arch_Tec_Labs, ils démontrent que les conceptions de bâtiments compactes et une culture de bâtiment sophistiquée ne s’excluent pas mutuellement. Dès lors, ils contribuent à l’utilisation écologique du terrain, ce dont bénéficie maintenant l’ETH Zurich ».

Poursuivre l’approche collaborative

L’approche collaborative que les chercheurs ont choisi dans la construction de Arch_Tec_Labs, sera intensivement poursuivie à l’avenir. Dans le nouveau bâtiment, les bureaux individuels sont inexistants au profit d’espaces communautairse dédiés à de petits et de grands groupes. Le laboratoire Robotic Fabrication, au rez-de-chaussée, crée un nouvel univers destiné aux expériences interdisciplinaires dans la construction. Un système de portique monté au plafond assure à grande échelle l’exécution grâce à quatre robots industriels totalement coopérant sur différents projets de construction. Le laboratoire de robotique se distingue comme l’Institut de technologie de l’architecture et en qualité de centre NCCR Digital Fabrication Research.

Pour Sacha Menz, père spirituel des Arch_Tec_Labs et directeur de l’Institut pour la technologie dans l’architecture, le bâtiment reflète la vision convertie d’une technologie de construction future, mais aussi un nouveau type de coopération: “Le Arch_Tec_Lab est destiné à la recherche dans la construction, et cette dernière ne peut avoir lieu derrière des portes closes. Nous espérons une collaboration interdisciplinaire plus intense au sein de l’Institut et également des recherches dynamisées sur les disciplines individuelles en dehors ».

De nombreuses questions posées au Arch_Tec_Lab attendent toujours des réponses, et ce n’est pas certain que l’on y trouve que répondre. Le Arch_Tec_Lab se considère comme un véritable laboratoire où les chercheurs, ainsi que leurs élèves, abordent constamment de nouvelles problèmatiques ainsi que des solutions à expérimenter sur place. Les connaissances acquises profiteront à l’industrie de la construction et, finalement, à la société dans son ensemble.

Stephanie Steinmann
Stephanie Steinmann

Blogueuse de Männedorf (ZH)