Développement de composants structuraux non-standards pour l'architectureen bois réalisés par fabrication additive. Application du procédé de Stratoconception®.

Translation: Development of non-standard structural components for wood architecture using additive manufacturing. Application of Stratoconception® technology.

• Auteur / Autrice : Mohamad Nehlawi
• Direction : Laurent Bleron
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Bois et des Fibres
• Date : Inscription en doctorat le 05/01/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMAB - Laboratoire d'Études et de Recherche sur le Matériau Bois
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axe Matériau et Procédés

Mots clés

Mots clés libres

Architecture non-standard en bois

Fabrication additive

Conception paramétrique

Noeuds structurels

Usinage CNC

Stratoconception®

Timber non-standard architecture

Additive manufacturing

Parametric design

Spatials structures conncectors

CNC milling

Stratoconception®

Résumé

Récemment introduite dans le secteur de la construction, la fabrication additive étend les limites des moyens de fabrication, soustractifs et formatifs, par la liberté formelle accrue et la multi-fonctionnalisation qu'elle permet en projetant la conception et la production d'architectures et de composants architecturaux en cohérence avec les enjeux environnementaux contemporains. Le procédé de Stratoconception® permet aujourd'hui de conjuguer la fabrication additive et l'architecture construite en bois. En effet, ce procédé consiste à décomposer automatiquement une pièce en une série de couches élémentaires et complémentaires, appelées strates. Ces dernières, usinées à partir de matériaux en plaques, présentent un mode de conception et de fabrication particulièrement pertinent pour le secteur de l'architecture et de la construction en bois. Ce procédé facilite la création de pièces de petites et de grandes dimensions, sans limitation de formes et répond aux attentes d'une architecture non-standard caractérisé par des géométries complexes, difficilement réalisables jusqu'alors. La forte adaptabilité du procédé de Stratoconception® aux pratiques de la construction en bois par les moyens techniques (les centres d'usinage tri-axial) et matériels (les panneaux en bois) qu'ils partagent renforce notre intérêt pour l'intégration de cette innovation dans les pratiques de conception-fabrication d'une architecture non-standard en bois. Ce projet de thèse s'inscrit dans la continuité d'autres travaux, dont les travaux de recherche de Victor Fréchard (2020-2023) qui avait une visée exploratoire sur ces questions. Cette dernière a permis la constitution d'une base de connaissance des mécanismes et des problématiques de l'utilisation de la Stratoconception® dans les pratiques de l'architecture et de la construction en bois et la proposition d'outils et de méthodes facilitant l'implémentation de ce procédé dans les pratiques courantes. Désormais, l'étude s'oriente vers le développement d'applications pour l'architecture en bois en se concentrant sur la conception et la fabrication par Stratoconception® de parois non-standards et et d'assemblages en bois de structures tridimensionnelles (résilles), s'inscrivant comme une alternative aux solutions actuelles métalliques et réduisant l'impact environnemental de ces systèmes structurels peu consommateurs de matière.

Recently introduced in the construction sector, additive manufacturing extends the boundaries of subtractive and formative manufacturing methods through increased formal freedom and multifunctionalization. It does so by projecting the design and production of architectures and architectural components in line with contemporary environmental challenges. The Stratoconception® process now allows the combination of additive manufacturing and timber-built architecture. Indeed, this process automatically decomposes a piece into a series of elementary and complementary layers, called strata. These layers, machined from sheet materials, present a particularly relevant mode of design and fabrication for the timber architecture and construction sector. This process facilitates the creation of both small and large pieces, without limitations in shapes, meeting the expectations of non-standard architecture characterized by complex geometries that were previously challenging to achieve. The strong adaptability of the Stratoconception® process to timber construction practices, using both technical means (tri-axial machining centers) and materials (timber panels), reinforces our interest in integrating this innovation into the design and fabrication practices of non-standard timber architecture. This thesis project builds upon previous work, including the research work of Victor Fréchard (2020-2023) that had an exploratory focus on these issues. The latter contributed to building a knowledge base of the mechanisms and challenges of using Stratoconception® in timber architecture and construction practices. It also proposed tools and methods to facilitate the implementation of this process in common practices. Now, the study is moving towards the development of applications for timber architecture, focusing on the design and fabrication of non-standard walls and timber assemblies for three-dimensional structures (grids) using Stratoconception®. This approach serves as an alternative to current metallic solutions, reducing the environmental impact of these material-efficient structural systems.