Présentation de matériaux composites innovants à la conférence AIA 2018

 

Arcitell offre une alternative de bardage légère, incombustible vs brique et pierre lourdes, intensives en main‑d'œuvre. SOURCE : CW.

La conférence AIA 2018 sur l'architecture, la rencontre nationale annuelle de l'American Institute of Architects (AIA, Washington, DC, USA), s'est tenue du 21 au 23 juin à New York. La division Architecturale de l'American Composites Manufacturers Association (ACMA) a exposé son cinquième pavillon Composites annuel incluant les meilleurs projets de son 3e défi annuel COMPOSITES DESIGN CHALLENGE pour étudiants en architecture et design.

Nouveaux exposants et produits

Un nouvel exposant cette année était Arcitell, LLC (Hagerstown, MD, USA), une coentreprise entre Acell (Milan, Italie) et Belden Brick Co. (Canton, OH, USA). Ce système de bardage commercial et résidentiel utilise un composite sandwich fibre de verre/résine phénolique avec cœur mousse phénolique à cellules ouvertes pour fournir un panneau non‑combustible qui a l'apparence et le toucher de la brique mais à une fraction du poids et de la main‑d'œuvre de la maçonnerie traditionnelle. « Il y a une forte pénurie de main‑d'œuvre qualifiée et les coûts d'installation de la maçonnerie traditionnelle augmentent », explique Ben Skoog, VP Ventes & Marketing d'Arcitell. « Cette coentreprise entre un innovateur matériaux composites et une entreprise nationale de matériaux de construction apporte cette technologie brevetée en Amérique du Nord. » Avec fibre de verre fournie par Owens Corning et résine de Hexion, ce système facile à installer peut venir dans une variété de finitions de surface, incluant pierre, bardeau cèdre & shake, cuivre, aluminium et tuile céramique. « La construction modulaire hors‑site croît », dit Skoog, « et Arcitell offre non seulement une construction plus rapide mais un poids plus léger, réduisant les complexités d'installation de brique et pierre traditionnelles sur structures modulaires. » L'entreprise est en train de finaliser les tests pour certification bardage structurel incluant ASTM 136 pour matériaux de construction non‑combustibles. Produits pour construction résidentielle devraient être disponibles 1er trimestre 2019.

Un autre nouveau produit exposé était les panneaux composites fibre de verre Duroprotect SP de Röchling Glastic Composites (Cleveland, OH), offrant une alternative légère, réutilisable pour protection ouragan vs contreplaqué ou panneaux OSB (oriented strand board).

« Concept AIA » panneau composite bois‑fibre de carbone (haut gauche) fait avec un moule adaptatif numérique (haut droite) et maquette 1:10 d'un design de toit Active Grid Monocoque pour le centre d'apprentissage UAV en Autriche (bas). SOURCE : Digital Architects
Centre d'apprentissage UAV conçu avec Université des Arts Appliqués Vienne, Institut d'Architecture, Studio Kazuyo Sejima.

Bois et fibre de carbone

Autre point fort : un panneau composite bois‑fibre de carbone de 3,7 m long × 1,6 m large conçu et ingénierisé par Digital Architects (Vienne, Autriche) comme démonstrateur de son système de construction de toit Active Grid Monocoque (AGM). Le partenaire de développement ma.lo architectural office, avec sa grande expérience en planification architecturale et gestion de projet, travaille étroitement avec Digital Architects pour mettre le système AGM sur le marché et réaliser de futurs projets. « Soutenu par Altair Engineering avec son logiciel HyperWorks, le panneau AGM a été fabriqué en utilisant le matériau carbone SPRINT et un matériau cœur bois balsa flexible appelé BalsaFlex, tous deux fournis par Gurit, et fini avec placage hêtre. Le panneau « Concept AIA » exposé représente une maquette 1:10 d'un design de toit pour un bâtiment de bureaux dans le Tyrol, Autriche. Ce Centre d'apprentissage UAV présente une forme de toit à double courbure non‑symétrique atteignant une portée de toit de plus de 100 m et une épaisseur unifiée de toit de seulement 10 cm. « Normalement nous devrions garder la forme pliée en motif symétrique pour atteindre cette portée de toit à cette épaisseur », explique Atanas Zhelev, cofondateur de Digital Architects. La poursuite de ce concept de bâtiments intelligents avec structures composites fait partie de recherches menées à l'Université d'Innsbruck, Institut d'Architecture Expérimentale – Hochbau.

La forme ondulée unique du panneau Concept AIA a été fabriquée dans l'atelier des partenaires techniques Curve Works en utilisant son moule adaptatif numérisé par ADAPA pour thermoformer et traiter grandes structures plastiques et composites (lire mon article 2018 sur l'outillage reconfigurable).

Concours de design étudiant

Le ACMA COMPOSITES DESIGN CHALLENGE incluait 27 équipes (150 étudiants) de 6 écoles chargées de développer des façons innovantes d'utiliser les matériaux composites dans composants ou assemblages architecturaux et de construction. La compétition était organisée par la division Architecturale ACMA sous la supervision de David Riebe, VP de Windsor Fiberglass (Burgaw, NC, USA).

Équipe Tubular Knitting : Jingjing Liu, William Qian, Xiaohang « Gloria » Yan, Jingxin Yang et Yuheng « Amber » Zhu travaillant avec le directeur du Cornell Robotic Construction Lab (RCL) Sasa Zivkovic et Christopher Battaglia.

Première place à une équipe de Cornell University pour son design « Tubular Knitting ». Elle a adapté des mécanismes de tricotage du commerce pour construire des préformes à partir de rovings verre et a utilisé des ballons gonflés comme formes temporaires pour maintenir les rovings en place pendant l'imprégnation résine. Les structures polymérisées restantes forment des colonnes structurelles, organiquement formées, capables de fournir le support du bois à 1/10 du poids dans un démonstrateur de petit tabouret.

Concepts de design pour application de la technique de construction composite Tubular Knitting.
SOURCE : Équipe Tubular Knitting Cornell RCL.

Deuxième place aux étudiants de The Ohio State University pour leur design « A Tough Tuft ». L'équipe s'est inspirée de l'artiste autrichien Erwin Wurm et du designer américain Andrew Kudless, mais au lieu du plâtre utilisé dans les murs sur‑gonflés esthétiques de Kudless, elle a utilisé mousse polyuréthane expansive en 2 parties. L'équipe a utilisé des tiges en bois pour créer des touffes dans le polymère moussant coulable et du tissu pour impartir la finition de surface désirée. Facilement extensibles, ces panneaux impartiraient des propriétés acoustiques et de la personnalité dans des panneaux d'isolation structurelle et systèmes de finition intérieure clip‑on.

« A Tough Tuft » par étudiants OSU Chris Block, Jon Decipeda et Rachel Ghindea avec Professeur Assistant Justin Diles. SOURCE : OSU Knowlton School.

Le troisième design, « Don't Leave Me Hangin' » a été attribué à une autre équipe de Cornell qui a imprégné des rovings verre tressés et a utilisé la gravité pour les former en structures caténaires rappelant toiles d'araignée.

« Don't Leave Me Hangin' » par Karolina Piorko, Veronika Varga et Song Ren avec directeur RCL Sasa Zivkovic et Crhistopher Battaglia.

Une mention honorable a été décernée aux étudiants en architecture undergraduate de Pratt Institute Andy Kim et Barbara Miglietti pour leur design « Belt Pop Surface ». « Nous explorions comment changer la forme d'un panneau FRP plat en introduisant coupes et rainures », dit Miglietti. Le prototype translucide a utilisé un routeur CNC pour couper les « ceintures » dans la surface, qui ont ensuite été pliées et rivetées pour créer une structure texturée mais rigide. L'affichage peint blanc et noir a été découpé au jet d'eau.

« Belt Pop Surface » par Andy Kim et Barbara Miglietti avec faculty Jason Lee, Prof. Chei Wei Wang et Prof. Richard Sarrach, utilise motifs de coupe numérisés dans feuilles FRP pour créer myriades motifs et structures 3D par pliage et rivetage.