Les façades en briques d’un nouveau domaine viticole à Kitrus sont animés d’un élément ornemental évoquant les reflets de la lumière sur l’eau. Cet effet est dû au mouvement dans la pose en rotation et la superposition des briques, le tout réalisé selon un modèle numérique. La nouvelle construction rappelle les projets précédents de Gramazio Kohler Research, avec des murs de briques assemblés par un robot. Or, en Grèce, c’est un maçon qui les a montés sur site à l’aide d’une visualisation en réalité augmentée (RA). Le projet montre le potentiel que présente la RA dans le domaine de l’architecture: en effet, elle ouvre la voie à des idées allant du chantier sans papier à la possibilité d’adapter les plans sur place de manière ad hoc.

Dans le cadre de leur chaire d'architecture et de fabrication numérique à l'ETH de Zurich, les professeurs d'architecture Fabio Gramazio et Matthias Kohler étudient depuis 16 ans les opportunités offertes par l'utilisation de robots industriels qui introduisent un mode radicalement différent de penser et de matérialiser l'architecture afin de la rendre plus efficace, plus durable et moins coûteuse. Parallèlement, ils cherchent à comprendre comment réaliser des assemblages et des structures porteuses plus précis et plus complexes pour créer des structures ornementales. Ces dernières seraient le fruit de nouvelles méthodes de conception et de techniques de fabrication numériques. Parmi les projets les plus connus de Gramazio Kohler Research figure l'extension des bâtiments du domaine viticole de Gantenbein à Fläsch (GR) en 2006, qui est la première façade entièrement réalisée par un robot. Il s'agit là d'une construction en maçonnerie ajourée reposant sur des piliers de béton. Elle a été réalisée à partir de panneaux qui se constituent de petits éléments composites en forme de petites briques qui, une fois assemblées, créent un motif abstrait en relief représentant des grappes de raisin. Il y a deux ans, une nouvelle construction a vu le jour en Grèce, à savoir le domaine viticole de Kitrus, qui, à première vue, ressemble beaucoup à celui de Gantenbein. En effet, c’est ce que le maître d’ouvrage avait explicitement souhaité. Il s’agit également d’une structure en béton armé à remplissage de briques. Cependant – contrairement aux Grisons – ces briques ont été assemblées à la main. Pour quelle raison n’a-t-on pas essayé d’utiliser un robot mobile sur place? Une possibilité qui avait été envisagée, mais qu’il a fallu rejeter pour différentes raisons: son transport de la Suisse vers la Grèce aurait été coûteux et gourmand en énergie, et il aurait fallu construire des plateformes sur le site pour que le robot puisse se déplacer.

Artisanat numérique

Cela fait un moment que l’équipe de Gramazio Kohler Research expérimente la réalité augmentée. C’est dans ce contexte qu’est née l’idée de fournir un modèle 3D et un outil de RA augmentée à un maçon local à Kitrus. Ainsi, le matériel qui devait être transporté depuis la Suisse a pu être limité à deux ordinateurs, un écran et une caméra avec une unité de mesure inertielle. Sur l’écran, des marqueurs numériques indiquent aux maçon comment et où poser le mortier avec son épaisseur nécessaire et l’orientation des briques à poser. Par coups répétés au bon endroit, la brique est ainsi amenée dans la position finale souhaitée. Afin de faire correspondre le modèle 3D à la situation réelle, le système utilise un algorithme spécial d’analyse d’image qui détecte les contours des objets de référence dans l’espace et adapte la géométrie du mur de briques à ces derniers. Au total, 13 596 briques ont été utilisées pour le domaine viticole. Il a fallu trois minutes pour positionner chaque brique, ce qui représente une durée de construction de trois mois au total. Pour simplifier au maximum le processus, les ordinateurs ont été rangés dans des sacs à dos permettant une mobilité accrue, sans avoir à se soucier des câbles.

Chantier sans papier

Même si le résultat se rapproche beaucoup de ce qu’un robot industriel pourrait réaliser: sur le plan technique et éthique, Gramazio Kohler Research emprunte ainsi une nouvelle voie en opposant systématiquement la coopération homme-machine à sa recherche de construction quasi entièrement automatisées. Dans le but d’explorer pleinement le potentiel de la RA dans le domaine de la construction, Gramazio Kohler Research a lancé et mis en œuvre un nouveau laboratoire dans le cadre de l’initiative Design++ à l’ETH Zurich. L’objectif de l’Immersive Design Lab est, entre autres, de développer des technologies pour un chantier sans papier. Selon Daniela Mitterberger, chercheuse chez Gramazio Kohler Research, les instruments de RA pourraient demain guider les ouvriers du bâtiment en leur indiquant où et comment placer les éléments de construction. Cette approche rendrait en grande partie inutile la lecture de plans et la prise de mesures pour le montage et le contrôle et permettrait une meilleure visualisation d’assemblages complexes. Pour relever les défis de notre ère postindustrielle de manière socialement durable, la question de l’interaction et de la communication – en fait, la relation entre l’homme et la machine – est d’une importance capitale. Au lieu de considérer les machines comme des antagonistes, il faudrait les reconnaître comme des partenaires avec qui nous pourrions coopérer et établir une nouvelle relation, au-delà des paradigmes classiques de l’automatisation et de la rationalisation. Les capacités intrinsèques de l’humain, en termes de créativité mais aussi d’intelligence manuelle, sont à reconsidérer à la lumière du potentiel des technologies qui, sous la forme de robots et d’algorithmes intelligents, font leur entrée sur le chantier.

Texte: Jørg Himmelreich

Première parution dans l'Arc Mag 2.2022