Expérimentation et recherche sur une synergie possible entre le matériau terre et le développement de nouvelles technologies pour l’industrie de la construction, notamment l’impression 3D.
PRÉSENTATION DU PROJET
Le contexte actuel d’urgence climatique a suscité ces dernières années un intérêt renouvelé tant de la communauté scientifique que des praticiens pour des thématiques de recherche éco-orientées, notamment les techniques de construction en terre crue. Le projet proposé ici se penche sur une synergie possible entre ce regain d’intérêt récent pour le matériau terre et le développement de nouvelles technologies pour l’industrie de la construction, notamment l’impression 3D. En particulier, les projets de recherche portant sur les terres du Grand Paris et leurs potentielles applications constructives actuellement en cours pourraient être étendus pour explorer les possibilités constructives offertes par l’impression 3D de terre crue. C’est dans l’objectif d’explorer cette convergence que l’équipe pluridisciplinaire réunie autour du département Transitions de l’ENSAPM souhaite développer un projet de recherche scientifique et pédagogique.
Récemment, plusieurs groupes de recherche et industriels ont élaboré des systèmes d’impression dédiés à l’argile et attesté du potentiel architectural de cette méthode de mise en œuvre. Dans la continuité de ces recherches, le projet a pour ambition de démontrer la faisabilité de l’impression 3D des terres du Grand Paris et d’explorer le potentiel pour la construction en terre crue de ce procédé de mise en forme innovant, à travers deux objectifs principaux. En premier lieu, la réalisation d’un pavillon ou paroi composé d’un ensemble d’éléments architectoniques de plus petite échelle permettra tant de valider ce mode de mise en œuvre que d’explorer le potentiel d’optimisation offert par la rencontre entre terre crue et impression 3D. La grande diversité formelle offerte par l’impression 3D ouvre ainsi des possibilités à la fois de recherches formelles et de diminution de la quantité de matière employée ainsi que d’optimisation thermique contextualisée (inertie thermique, ventilation passive, protection solaire).
En parallèle de ce premier prototype, la recherche menée sur l’utilisation des terres du Grand Paris servira de point de départ à la définition d’un protocole d’impression de terre crue sans additifs. On propose de constituer un cahier des charges rhéologique pour les formulations à utiliser en impression 3D, ainsi qu’un protocole de tests pour définir la formulation adéquate pour une terre donnée et un protocole pour le déroulé de l’impression (ce dernier portant notamment sur l’étape du malaxage et le mode d’alimentation de la tête d’impression). Si de nombreuses recherches sur les formulations de terre crue pour l’impression 3D existent déjà chez les différents acteurs du domaine, le travail de systématisation proposé ici n’a encore jamais été effectué et consiste en un complément particulièrement pertinent aux travaux scientifiques déjà existants, dans la mesure où il permettrait d’étendre et de faciliter les applications de l’impression 3D en terre crue.
L’expérimentation proposée s’intègre dans une démarche pédagogique structurée en trois temps. En premier lieu, dans le cadre du séminaire de recherche de master du département Transitions, la définition du cahier des charges et du protocole d’impression sera abordée, en partenariat avec l’IFSTTAR. Ce travail s’accompagnera des essais nécessaires pour la définition d’une formulation adéquate d’abord pour l’impression 3D d’une argile modèle, puis pour celle d’une terre du Grand Paris spécifique. Dans un second temps, un workshop, avec les étudiants de l’ENSAPM mais également ouvert à d’autres, sera l’occasion d’une première exploration large pour la fabrication d’éléments architectoniques en impression 3D de terre crue et des potentiels thermiques, formels et d'économie de matière de ces éléments. Enfin, la conception du prototype final et sa fabrication auront lieu dans le cadre du studio de projet de fin d’étude du département Transitions.
Le projet proposé se structure donc autour de trois grands objectifs : la mise au point d’un protocole permettant de valider l’imprimabilité de formulations de terres diverses, l’application de ce protocole aux terres du Grand Paris et la fabrication d’un pavillon, pour examiner le potentiel d’éco-conception architecturale de l’impression 3D à grande échelle.
Le contexte actuel d’urgence climatique a suscité ces dernières années un intérêt renouvelé tant de la communauté scientifique que des praticiens pour des thématiques de recherche éco-orientées, notamment les techniques de construction en terre crue. Le projet proposé ici se penche sur une synergie possible entre ce regain d’intérêt récent pour le matériau terre et le développement de nouvelles technologies pour l’industrie de la construction, notamment l’impression 3D. En particulier, les projets de recherche portant sur les terres du Grand Paris et leurs potentielles applications constructives actuellement en cours pourraient être étendus pour explorer les possibilités constructives offertes par l’impression 3D de terre crue. C’est dans l’objectif d’explorer cette convergence que l’équipe pluridisciplinaire réunie autour du département Transitions de l’ENSAPM souhaite développer un projet de recherche scientifique et pédagogique.
Récemment, plusieurs groupes de recherche et industriels ont élaboré des systèmes d’impression dédiés à l’argile et attesté du potentiel architectural de cette méthode de mise en œuvre. Dans la continuité de ces recherches, le projet a pour ambition de démontrer la faisabilité de l’impression 3D des terres du Grand Paris et d’explorer le potentiel pour la construction en terre crue de ce procédé de mise en forme innovant, à travers deux objectifs principaux. En premier lieu, la réalisation d’un pavillon ou paroi composé d’un ensemble d’éléments architectoniques de plus petite échelle permettra tant de valider ce mode de mise en œuvre que d’explorer le potentiel d’optimisation offert par la rencontre entre terre crue et impression 3D. La grande diversité formelle offerte par l’impression 3D ouvre ainsi des possibilités à la fois de recherches formelles et de diminution de la quantité de matière employée ainsi que d’optimisation thermique contextualisée (inertie thermique, ventilation passive, protection solaire).
En parallèle de ce premier prototype, la recherche menée sur l’utilisation des terres du Grand Paris servira de point de départ à la définition d’un protocole d’impression de terre crue sans additifs. On propose de constituer un cahier des charges rhéologique pour les formulations à utiliser en impression 3D, ainsi qu’un protocole de tests pour définir la formulation adéquate pour une terre donnée et un protocole pour le déroulé de l’impression (ce dernier portant notamment sur l’étape du malaxage et le mode d’alimentation de la tête d’impression). Si de nombreuses recherches sur les formulations de terre crue pour l’impression 3D existent déjà chez les différents acteurs du domaine, le travail de systématisation proposé ici n’a encore jamais été effectué et consiste en un complément particulièrement pertinent aux travaux scientifiques déjà existants, dans la mesure où il permettrait d’étendre et de faciliter les applications de l’impression 3D en terre crue.
L’expérimentation proposée s’intègre dans une démarche pédagogique structurée en trois temps. En premier lieu, dans le cadre du séminaire de recherche de master du département Transitions, la définition du cahier des charges et du protocole d’impression sera abordée, en partenariat avec l’IFSTTAR. Ce travail s’accompagnera des essais nécessaires pour la définition d’une formulation adéquate d’abord pour l’impression 3D d’une argile modèle, puis pour celle d’une terre du Grand Paris spécifique. Dans un second temps, un workshop, avec les étudiants de l’ENSAPM mais également ouvert à d’autres, sera l’occasion d’une première exploration large pour la fabrication d’éléments architectoniques en impression 3D de terre crue et des potentiels thermiques, formels et d'économie de matière de ces éléments. Enfin, la conception du prototype final et sa fabrication auront lieu dans le cadre du studio de projet de fin d’étude du département Transitions.
Le projet proposé se structure donc autour de trois grands objectifs : la mise au point d’un protocole permettant de valider l’imprimabilité de formulations de terres diverses, l’application de ce protocole aux terres du Grand Paris et la fabrication d’un pavillon, pour examiner le potentiel d’éco-conception architecturale de l’impression 3D à grande échelle.
LES ACTEURS DU PROJET
L’équipe du projet est structurée autour du département Transitions de l’ENSAPM, qui s’attache tant à initier les étudiants de master de l’école à la recherche qu’à explorer de nouvelles possibilités pour l’éco-conception en architecture. Le séminaire de recherche de master du département accueille depuis plusieurs années des recherches menées par les étudiants sur les différents enjeux de la construction en terre (enduits bio-sourcés, stabilisation, résistance sismique) ainsi que sur l’impression 3D.
Les enseignants porteurs du projet (Nadja Gaudillière, Robert Le Roy) ainsi que les étudiantes y participant (Imen Ghattassi, Salma Gouchi, Jing Liu, Ola Nashed) sont accompagnés pour cette recherche par Jessica Boubetra, artiste et architecte dont la pratique fait la part belle à l’utilisation des céramiques. Les équipes de l’IFSTTAR et du laboratoire Navier (Emmanuel Keita) , Ecole des Ponts ParisTech (Romain Mesnil) apportent également leur soutien, en particulier dans le domaine de la rhéologie et des formulations de terre crue, ainsi qu’XtreeE, pour l’impression 3D grande échelle.
Imen Ghattassi, Salma Gouchi, Jing Liu, Ola Nashed / J. Boubetra / ENSAPM Transitions (R. Le Roy, N. Gaudillière) / IFSTTAR (E. Keita) / Ecole des Ponts ParisTech (R.Mesnil) / XtreeE
L’équipe du projet est structurée autour du département Transitions de l’ENSAPM, qui s’attache tant à initier les étudiants de master de l’école à la recherche qu’à explorer de nouvelles possibilités pour l’éco-conception en architecture. Le séminaire de recherche de master du département accueille depuis plusieurs années des recherches menées par les étudiants sur les différents enjeux de la construction en terre (enduits bio-sourcés, stabilisation, résistance sismique) ainsi que sur l’impression 3D.
Les enseignants porteurs du projet (Nadja Gaudillière, Robert Le Roy) ainsi que les étudiantes y participant (Imen Ghattassi, Salma Gouchi, Jing Liu, Ola Nashed) sont accompagnés pour cette recherche par Jessica Boubetra, artiste et architecte dont la pratique fait la part belle à l’utilisation des céramiques. Les équipes de l’IFSTTAR et du laboratoire Navier (Emmanuel Keita) , Ecole des Ponts ParisTech (Romain Mesnil) apportent également leur soutien, en particulier dans le domaine de la rhéologie et des formulations de terre crue, ainsi qu’XtreeE, pour l’impression 3D grande échelle.
