La passerelle robotisée d'Amsterdam soude l'acier grâce à une technologie de pointe

Concevoir par l'expérimentation : le processus de conception numérique teste de nouvelles limites

Dépassant sa fonction publique de passerelle sur le canal Oudezijds Achterburgwal, MX3D sert de preuve de la façon dont les outils de conception numérique et l'impression 3D peuvent modifier à jamais l'environnement bâti. En tant qu'objet destiné à un usage public, Joris Laarman voulait que MX3D soit une œuvre d'art révolutionnaire qui explore pleinement la liberté de conception rationnelle permise par l'impression 3D pour les infrastructures à grande échelle.

La modélisation paramétrique de la conception était parfaitement adaptée à ce processus de conception qui repousse les limites. L'équipe a travaillé avec Grasshopper et Karamba, un outil permettant aux concepteurs d'explorer de nouvelles formes en utilisant des algorithmes génératifs (logiciels d'algorithmes graphiques) pour l'outil de modélisation 3D Rhino afin d'affiner la conception. Le programme fonctionne en produisant des itérations de conception successives dans le cadre d'un ensemble donné de paramètres, en passant d'une forme d'essai initiale à la forme optimale ou finale.

Un logiciel supplémentaire permet d'attribuer des propriétés matérielles précises au modèle, ce qui permet de réaliser des essais approfondis tels que l'analyse des chemins de charge avant même que le pont final ne soit construit. L'équipe a effectué des simulations numériques du pont, éliminant les matériaux excédentaires en mêlant calculs structurels et manipulations géométriques, apprenant à l'algorithme à reconnaître les parties du pont qui sont moins cruciales.

La conception au-delà des matériaux codifiés a été rendue possible grâce à des essais répétés : Les résultats des essais de matériaux en laboratoire, des essais d'éléments structurels et des essais finaux en grandeur réelle ont permis aux ingénieurs d'élaborer la conception. La séquence d'essais alimente l'évaluation structurelle, permettant aux ingénieurs de vérifier la sécurité et l'aptitude au service du pont.

L'impression 3D arrive à maturité : impression d'objets urbains à grande échelle

Après être parvenue à une conception finale, l'équipe est passée à la phase de production. La compréhension des performances des matériaux a été l'une des premières étapes du processus : les propriétés matérielles et mécaniques de l'acier autoportant imprimé en 3D diffèrent de celles de l'acier ordinaire. Pour y remédier, l'équipe a effectué plusieurs tests, notamment de viabilité des charges, afin de s'assurer que le comportement structurel du pont est conforme aux exigences de sécurité du code et de confirmer les performances de ce nouvel acier d'impression 3D.

L'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, est une nouvelle méthode de fabrication de pièces directement à partir d'un modèle numérique en construisant couche après couche d'un matériau. Cette nouvelle technique de haute précision offre des possibilités et une liberté architecturale aux concepteurs et aux ingénieurs, tout en réduisant potentiellement la quantité de matériaux utilisés et gaspillés. L'impression a commencé en mars 2017 et le pont achevé a été exposé à la Dutch Design Week en octobre 2018.

Jumelage numérique : des capteurs de données pour suivre les performances

Le pont sera équipé d'un réseau de capteurs pour recueillir des données qui seront utilisées pour construire un jumeau numérique afin de surveiller la santé du pont. Le jumeau numérique suivra les performances dans différentes conditions environnementales et sous des charges dynamiques changeantes, notamment en suivant l'utilisation par les piétons, en vérifiant la corrosion ou en étudiant la déflexion et les forces de soutien, ce qui permettra de poursuivre le développement d'un langage de conception centré sur les données.

Partenariat collaboratif : la clé de l'innovation dans l'environnement bâti

Pour donner vie au projet, MX3D a mis en place une collaboration innovante avec un large groupe de partenaires alliant l'expertise de plusieurs disciplines, y compris les logiciels, le matériel, la construction et le soudage. Il s'agit notamment d'Autodesk, ArcelorMittal, Arup, Force Technology, Imperial College London, Air Liquide, ABB Robotics, Heijmans, Lenovo et Lloyds Register Foundation.

Parmi les partenaires publics figurent l'Université de Delft, l'Institut AMS (Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Studies) et la municipalité d'Amsterdam. Les sponsors sont STV, Oerlikon, FARO et Plymovent, tandis que le centre d'accueil des visiteurs est soutenu par le fonds VSB.