La construction de nouveaux bâtiments est une forme d'activité humaine laborieuse et peu économique. Une étude à grande échelle de l'ONU a montré que le secteur de la construction représente près de 40% de la consommation mondiale d'énergie et des émissions de CO2. L'École supérieure technique suisse de Zurich (ETH Zürich), en collaboration avec plus de 30 experts de l'industrie de la construction depuis 4 ans, a développé un nouveau concept de construction qui peut résoudre ce problème.
Le résultat de leurs activités a été un bâtiment de trois étages DFAB House (pour Digital Fabrication and Living - "fabrication et vie numériques"), qui est devenu le premier bâtiment résidentiel entièrement fabriqué à l'aide de la technologie numérique. C'est-à-dire, à l'aide d'une modélisation tridimensionnelle, de robots et d'une imprimante 3D. Le bâtiment a une superficie de 220 m². exigeait 60% moins de ciment et répond aux normes de sécurité suisses strictes dans la construction. En savoir plus sur la maison, les technologies utilisées et les projets similaires dans le prochain article du fournisseur Cloud4Y. DFAB House a été construite sur la plate-forme supérieure du complexe NEST ("Nest") à Dubendorf, en Suisse. Plus précisément, ce n'est pas seulement un complexe, c'est un laboratoire de recherche à part entière, qui se compose d'un noyau central avec des maisons de modules attachées. Les premiers locataires de DFAB House étaient des employés des laboratoires de recherche
Empa et Eawag .
L'espace sera utilisé non seulement comme logement. Il deviendra également un terrain d'essai où seront testés de nouveaux produits des secteurs de l'énergie et de la construction. Ces travaux sont nécessaires non seulement pour accroître l'efficacité de la construction des bâtiments, mais également pour assurer leur stabilité élevée.
Bâtir l'innovation
La construction de DFAB House a impliqué plusieurs développements de sa propre équipe de recherche.
- Fabricant in situ. Robot de construction autonome station wagon. Il est capable de créer des éléments de construction à l'aide de divers outils avec une erreur inférieure à 5 mm, et peut fonctionner de manière semi-autonome dans des conditions changeantes: travailler à la hauteur des murs standard et passer par les portes. Il est étanche à l'eau et à la poussière, alimenté par le secteur et la batterie. Des lacunes - poids trop lourd (1,5 tonne), mais des travaux sont déjà en cours pour faciliter la construction du robot.
- Moule à mailles. Un robot industriel de deux mètres de haut, sur le manipulateur duquel une buse est installée pour poser les tiges de renfort et les souder. Un robot monté sur un châssis à chenilles pose et soude les armatures, préparant la base de murs en béton solides. Il recueille automatiquement le cadre, après quoi une solution de béton est coulée à l'intérieur, qui ne se répand pas sur les côtés en raison de la structure dense du cadre et de la composition de la solution elle-même. Le principal avantage du système peut être considéré comme la possibilité de créer des formes arbitraires.
- Casting dynamique intelligent. Technologie d'un processus de moulage de béton automatisé. Les structures verticales monolithiques au sens littéral du mot sont «cultivées» à l'aide d'un bras robotisé équipé de diverses buses de formage. La conception peut obtenir la forme souhaitée en raison du mouvement de rotation de la matrice.
- Dalle intelligente Technologie pour créer des dalles de béton étonnantes en utilisant des formes de sable imprimées.
À quoi ça ressemble
Le rez-de-chaussée de DFAB House est donné pour un espace commun. Des fenêtres du sol au plafond sont installées ici, soutenues par 15 meneaux en béton spécialement conçus. L'élément central de la pièce est le mur en forme de S, qui divise la zone du premier étage, créant des espaces ouverts et cachés des yeux. Un mince plafond de béton est coulé dans un coffrage imprimé sur une imprimante 3D.
Les deuxième et troisième étages - logements. En montant à l'étage, les visiteurs semblent se retrouver dans un chalet alpin moderne. Quatre chambres créées par des robots sont conçues pour créer un sentiment d'harmonie et de chaleur domestique. Ils se sont révélés lumineux et assez spacieux. Ces planchers contiennent des cadres en bois, dont la disposition a été modelée sur un ordinateur. Deux robots de construction ont participé à l'installation. La conception numérique, selon les ingénieurs, a permis d'optimiser et d'économiser une quantité importante de matériel.
La maison s'est avérée moderne et en termes d'équipements techniques. À l'intérieur, à la commande des stores et de l'eau commence à bouillir dans la bouilloire, un système de contrôle de sécurité et d'éclairage à plusieurs niveaux fonctionne. L'équipement DigitalSTROM est responsable du fonctionnement d'une maison intelligente.
La technologie est non seulement responsable du confort, mais aide également à contrôler la consommation d'énergie. Les cellules solaires sur le toit fournissent de l'énergie (environ 1,5 fois plus que nécessaire pour l'entretien de la maison), et le système de contrôle contrôle sa consommation et adoucit les pics de charge. La chaleur des eaux usées n'est pas gaspillée, mais est ensuite transférée via des échangeurs de chaleur installés dans les receveurs de douche. L'eau chaude non utilisée est renvoyée par les tuyaux vers la chaudière, ce qui non seulement économise de l'énergie et de l'eau, mais empêche également la croissance de bactéries dans les tuyaux.
L'erreur de calcul du projet utilisant la puissance locale ou
cloud , la création des modèles nécessaires pour les robots est assez rapide. Ainsi, le potentiel architectural de la technologie numérique est énorme, mais presque jamais utilisé sur les chantiers de construction, se plaint l'équipe ETH. Des projets expérimentaux comme le DFAB devraient accélérer la transition de la théorie à la pratique, déclare Matthias Kohler, professeur à l'ETH Zürich. Et afin de populariser cette idée, l'équipe du projet a publié ses ensembles de données open source et organisé une exposition itinérante intitulée «Comment construire une maison: les études architecturales à l'ère numérique».
Processus de construction Pas dfab unique
DFAB House n'est pas le premier projet de construction utilisant la technologie numérique. En 2014, la société chinoise WinSun a démontré le potentiel architectural de l'impression 3D en libérant 10 maisons à un étage en une journée. Un an plus tard, la société de Shanghai a également imprimé un immeuble d'appartements et un manoir néoclassiques, mais ces projets restent en cours de développement.
Matthias Kohler explique que son équipe n'avait pas pour objectif de battre des records de vitesse de construction. «Bien sûr, nous souhaitons réaliser une percée dans la vitesse et l'économie de la construction, mais nous avons essayé d'adhérer à l'idée de qualité en premier lieu», dit-il. "Vous pouvez faire quelque chose de vraiment, très rapidement, mais cela ne signifie pas que c'est vraiment durable."
En effet, jusqu'à présent, personne ne recherche particulièrement la vitesse. Ainsi, aux Pays-Bas (excusez-moi, aux Pays-Bas), les robots ont imprimé un pont en acier à part entière - cela a pris quatre voitures pendant six mois de fonctionnement continu. Le résultat est une conception monobloc, qui est maintenant testée pour sa résistance et placée sur l'un des canaux en cas de tests réussis.
Et une autre bonne vidéo
Soit dit en passant, la Russie soutient également la tendance à la construction numérique. En 2017, le premier bâtiment résidentiel en Europe et dans la CEI, construit à l'aide de la technologie d'impression de bâtiments 3D, a été présenté à Yaroslavl. La maison d'une superficie de 298,5 mètres carrés appartient au propriétaire d'AMT-SPETSAVIA, et témoigne de sa confiance dans les perspectives de la technologie. Pour imprimer la maison, l'imprimante de construction S-6044 a été utilisée - un modèle de type portail avec un champ de travail de 3,5 x 3,6 x 1 m. L'imprimante imprime avec du béton de sable M-300 standard, c'est-à-dire avec la vente presque partout. L'impression se fait en couches de 10 mm de haut et de 30 à 50 mm de large. Vitesse d'impression murale jusqu'à 15 m² / heure. A propos de la société a
déjà écrit sur Habré, donc nous ne répéterons pas.
Quelques photos de Yaroslavl De manière générale, l'idée de construction numérique semble très intéressante. Possibilités décoratives illimitées, accélérant et simplifiant le processus de construction de bâtiments et de structures, réduisant la quantité de ressources consommées - il est difficile de refuser de tels «petits pains». Des doutes? Vous pouvez discuter.
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