Crocheté au millimètre près
Jeux d'ombres, motifs ondulatoires ou effets acoustiques: les briques peuvent être placées à des angles spéciaux pour créer des conceptions architecturales esthétiques. Pour créer les effets souhaités tout en assurant une structure stable, les différentes briques doivent être positionnées avec une précision millimétrique. Il faudrait un effort énorme pour atteindre une telle précision avec les plans de construction et les techniques de maçonnerie classiques.
Une nouvelle technologie basée sur la réalité augmentée (RA) permet de réaliser même les idées les moins orthodoxes. Timothy Sandy, spécialiste en robotique et membre de l'ETH Pioneer Fellow, est le scientifique qui a développé ce concept.
Des maçons guidés par des logiciels
Tout d'abord, les architectes ébauchent la conception sur l'ordinateur et chargent les plans en 3D dans le logiciel. Pendant qu'ils travaillent sur le chantier, les maçons dirigent une caméra vers la maçonnerie. Le logiciel reconnaît les objets et compare la position des différents éléments avec ceux de la conception virtuelle.
Un moniteur montre aux maçons comment ils doivent placer les différentes briques. «Cette technologie innovante permet aux humains de construire avec presque la même précision que les systèmes robotiques, explique Timothy Sandy. Cela permet de créer des formes et des structures entièrement nouvelles.» Ce logiciel a déjà été utilisé dans deux projets.
Au pied du mont Olympe en Grèce, les architectes de Gramazio Kohler, chercheur à l'ETH Zurich, ont construit une cave à vin d'une façade totale de 225 m². Une entreprise locale a achevé la construction en moins de trois mois. «Nous n'avons été sur place qu'une semaine pour tout préparer", explique Timothy Sandy.
La façade semi-transparente de la cave à vin crée un motif lumineux qui change au cours de la journée. Les espaces entre les différentes briques assurent également un éclairage et une ventilation optimale de l'intérieur du bâtiment.
Ombres et protection contre le bruit
Le second projet concerne les murs de la cafétéria de Basler & Hofmann à Esslingen près de Zurich, une construction en bois également conçue par Gramazio Kohler Architects. Les faces des différents blocs de bois sont d'abord découpées en polygones. La forme asymétrique des blocs crée des motifs d'ombre personnalisés sur le mur.
De plus, les différents espaces entre les blocs améliorent l'absorption acoustique et servent de conduits d'air pour le système de ventilation derrière les murs. Trois murs acoustiques d'une surface totale de 90 m² ont été construits de cette manière.
La robotique associée à l'artisanat humain
Le développeur de logiciels Timothy Sandy, 33 ans, a une formation en robotique. Après avoir étudié l'ingénierie mécanique aux États-Unis, il est venu à l'ETH Zurich pour compléter son master en robotique avant de passer à un doctorat en construction assistée par la robotique. Il met aujourd'hui cette expertise à la disposition des maçons et des charpentiers. «Pour être honnête, je préfère travailler avec des gens plutôt qu'avec des robots», explique-t-il en riant.
Mais surtout, les robots ne peuvent toujours pas rivaliser avec les humains en matière de mobilité et de dextérité. La construction assistée par des robots n'est actuellement possible qu'avec des briques plates très spécifiques. «Le logiciel permet de combiner les avantages de la conception par ordinateur et de l'artisanat humain.»
Dans les deux projets pilotes, le logiciel a été chargé sur un ordinateur connecté à une caméra et à un moniteur. Un simple smartphone fonctionne comme un terminal.
«La nouvelle technologie est beaucoup plus précise que les autres solutions de RA», souligne Timothy Sandy. Par exemple, elle détecte et suit les objets malgré les vues occultes ou l'encombrement de l'arrière-plan. Même un fort tremblement de la caméra ou un redémarrage du système ne posent pas de problème.
Le jeune chercheur a récemment mis en place la spin-off incon.ai avec deux co-fondateurs, Fadri Furrer et Abel Gawel. Dans le cadre de son ETH Pioneer Fellowship, Timothy Sandy évalue actuellement comment la technologie pourrait être positionnée sur le marché et qui en bénéficierait.
Les jeunes fondateurs veulent également continuer à affiner la technologie. Timothy Sandy dit qu'ils veulent rendre le logiciel plus précis, plus stable et surtout plus convivial. L'équipe travaille également à accélérer l'ensemble du processus, afin que la construction assistée par ordinateur soit finalement aussi rapide que les méthodes conventionnelles.
