Digital Stone Architecture

digital stone architecture johan metzger

I. PRÉSENTATION Préface Introduction Méthodologie

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II. DE LA MATIÈRE AU MATÉRIAU La matière - l’exploration d’un sol Préambule à la géologie Dénomination et classification géologique Les carrières et l’évolution des techniques d’extraction

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III. DIGITAL FABRICATION STUDIO Présentation de l’atelier Prélude du projet Processus de création

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Projet 1 : Introduction à la robotique L’océan à la CNC

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Projet 2 : Introduction à Grasshopper Vers une architecture générative en pierres ?

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Projet 3 : Études de stéréotomie et assemblages digitaux en pierre

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Projet 4 : La génération de colonnes De la colonne dorique aux fractales

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IV. PROJET FINAL

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V. SOURCES ET BIBLIOGRAPHIE

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« Pourquoi te troubler ?

Qu’y a-t-il là de nouveau ? Qu’est-ce qui te met hors de toi ? La forme ?

Examine-la. La matière ?

Examine-la. Hors de cela il n’y a plus rien. »

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Marc Aurèle Pensées pour moi-même, Livre IX, an 170

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I. PrĂŠsentation

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I.I PRÉFACE Les cliquetis de l’eau qui se dépose au creux des grottes de Han-sur-Lesse lors d’une visite scolaire, mes premiers pas sur la terrasse en pierre bleue de ma tante, le vent iodé qui souffle sur les larges rochers de la côte belge un mois de juillet - autant de contacts avec la pierre. Le temps de ce travail, j’ai souhaité poser mon regard sur ce matériau dont la présence, de manière consciente et inconsciente, a pu me marquer et m’interpeller. L’architecture est une discipline qui s’illustre par la manière dont nous concevons la matière d’abord projetée, puis construite et enfin habitée.

Il y a quelques mois, Jean Nouvel, avec qui j’ai eu la chance de travailler sur un concours dans le Lot et Garonne me confiait qu’il était fondamental que nous, étudiants, sortions d’un « académisme » et que la conscience de l’histoire implique « d’aller dans l’inconnu afin d’explorer les possibles ». Entreprendre ce travail, dans le cadre de Digital Fabrication Studio, fut une opportunité pour moi de questionner ces possibles, de cristalliser mes convictions, d’approfondir leur potentiel mise en œuvre et de synthétiser une problématique.

Si d’une certaine manière ce travail prétend à un itinéraire intellectuel balbutiant, il n’est pas garant d’une exhaustivité, ni d’une totale objectivité. Il dispose de ses propres raccourcis, de ses limites, voir de ses partis-pris. Plusieurs mois de rédaction ont été nécessaires pour collecter des textes originaux, élaborer une méthodologie de recherche, rédiger, juxtaposer et imbriquer les éclairages multiples. En choisissant d’aborder le potentiel de la robotique dans l’architecture de pierre, j’ai tenté le grand écart entre le passé et le futur, j’ai voulu jeter un pont entre « l’actuel » et ce qu’offre le « numérique », par dessus l’abîme du présent qui s’éternise sur une complaisance de la fin du « post-modernisme ».

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I.II INTRODUCTION Pierre qui construit mais également pierre précieuse, pierre philosophale ou encore pierre de lune : les roches ont toujours su s’intégrer aux cadences humaines. Sur tous les continents, la pierre a assuré aux premières oeuvres architecturales de l’histoire leur caractère de grandeur et de beauté. Si ce matériau évoque la noblesse de l’acte de bâtir, le monde contemporain nous pousse à croire que son utilisation est révolue.

Seule la rencontre avec le patrimoine architectural des siècles passés permet encore de nous rappeler le rôle de la pierre dans l’humanité. Les premiers âges n’ont d’ailleurs pu être reconnus que par l’évolution de la technique employée pour la taille de la pierre.

C’est en apprenant à façonner ce matériau que le genre Homo mute, développe des outils et s’arrache à sa condition de brute primitive. Si au paléolithique, la pierre n’est encore que l’extension de la main1, les fragments de ce matériau permettront aux hommes, au cours de l’évolution, de s’élever de la caverne aux cathédrales.

Ce projet traitera uniquement des pierres naturelles, en excluant tous matériaux artificiels obtenus par moulage à partir d’un mélange (de béton et de minéraux par exemple) qualifiés de « pierres reconstituées », ou parfois seulement de « pierre » et prêtant alors à confusion.

Du béton architectonique aux façades rideaux en aluminium : depuis l’époque moderne nous connaissons une période de désaffectation à l’égard de la plupart des matériaux naturels.

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A. L. Gourhan, Dictionnaire de la Préhistoire, PUF

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L’adoption de nouvelles techniques constructives pour la « ville moderne » a eu pour conséquence notre émancipation des qualités plastiques de la pierre. Le théoricien norvégien Christian NorbergSchulz écrit à ce propos dans Genius Loci : « En fait le milieu moderne offre bien peu de ces surprises qui rendaient la visite des villes anciennes si fascinante ». Ces découvertes résident à la fois dans la succession des formes architecturales du point de vue du marcheur mais aussi par la matérialité des centres historiques qui disposent de cet aspect minéral propre à la pierre ancienne. Dès lors, il est légitime de se demander si la résurgence de matériaux pré-modernes pourraient pallier aux « superficies neutres et plates » mises en place depuis le modernisme et dénoncées par NorbergSchulz.

Les protagonistes de l’Art Nouveau, au tournant du siècle dernier, furent déchirés entre les nouveaux moyens offerts par le progrès industriel et leur attachement aux matériaux naturels et au savoir-faire artisanal. Ce débat inachevé retrouve aujourd’hui un sens nouveau. En effet, par toutes les civilisations, les architectes ont du innover dans les systèmes de construction afin de repousser les limites créatives et structurelles. Au début du XXIe siècle, l’utilisation croissante des outils numérique ainsi que l’émergence de nouvelles techniques tentent de dominer ces limitations matérielles.

Ces évolutions dans la fabrication numérique intègrent l’utilisation de robot dans le processus de conception. Les robots, outils polyvalents, peuvent effectuer des opérations variées avec un champ cinétique étendu. La révolution digitale donne naissance à ces outils nouveaux et permet l’émergence de ses propres langages et formes architecturales. Il nous appartient de rendre convaincante la présence de la robotique en architecture et d’en maitriser les tenants et aboutissants.

Dans le cas de la robotique appliquée à la taille de la pierre, l’enjeu est d’intégrer un savoir-faire millénaire à une technologie de fabrication avancée. La taille de la pierre a toujours été une

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tâche manuelle laborieuse, rendue possible par une main-d’œuvre conséquente et coûteuse (Burry, 2016). Ces limitations physique liées à la pierre de taille lui ont coûté, durant les cinquante dernières années, un désintérêt architectural notable. Il est invraisemblable d’observer le dynamisme des carrières, le volume d’extraction réalisé chaque année dans le monde et de constater pourtant le faible nombre d’études les concernant. En comparaison avec la métallurgie ou l’orfèvrerie, le travail de la pierre naturelle est resté secondaire et n’a pu susciter d’engouement. L’intégration partielle de la pierre architecturale, comme corps de cheminée, vasque ou dallage, la rejette à des rôles de second ordre faute d’une approche globale qui peut révéler sa complexité et son intérêt réel. Le manque de recherches ambitieuses est, depuis les cinq dernières années, peu à peu comblé par des articles ponctuels issus de laboratoires de recherche. Ces articles établissent rarement le lien avec un patrimoine existant, s’attachent peu aux stades de mise en œuvre ainsi qu’a l’approche phénoménologique du matériau.2 Dès lors, il semble qu’il ne faille pas rester tributaire d’une approche trop partielle et que seule une analyse conjointe des réalités géologiques, de la chaine opératoire de la pierre et des perspectives robotiques peut permettre de surmonter les considérations actuelles.

2 Voir P. Duffaut

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I.III MÉTHODOLOGIE La méthodologie mise en place pour la rédaction de ce travail suit celle de mon cheminement personnel lié à la problématique et aux domaines connexes de la question. Considérant qu’une grille de lecture univoque n’est pas suffisante Dans l’artisanat de la pierre, c’est avant tout l’objet achevé qui a concentré l’essentiel de l’intérêt scientifique, et ceci au détriment des stades de sa mise en œuvre, de l’extraction du matériau jusqu’à l’acquisition du produit1. Cette focalisation sur l’objet fini s’est parfois faite dans un esprit de rejet de l’étude approfondie du matériau ou de sa provenance, ce qui constitue pourtant le premier maillon de la chaîne opératoire de la pierre. Cependant, et parfois au sein d’études modestes, tant par leur volume que par leur portée, on a pu affirmer la nécessité d’associer l’approche stylistique, la détermination du matériau et de sa provenance ainsi que l’examen du contexte archéologique.

Ayant commencé par de courtes recherches sur la géologie, la sédimentation et les phases tectoniques, cela m’a octroyé un certain bagage technique pour comprendre l’utilisation de la pierre en architecture. Par la suite, j’ai cherché à analyser, de manière concise, l’influence de la pierre dans l’histoire de l’architecture et comment l’évolution des outils d’extraction a engendré divers styles architecturaux.

Par après, et faisant écho à ma visite dans les carrières du Hainaut, j’ai lu des ouvrages sur l’histoire des carrières dans le sud de Belgique et la diversité des ressources minérales présentes dans nos sols.

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Prenant conscience que l’avènement du numérique en architecture a provoqué une surestimation de l’image, qui engendre l’hégémonie de la vue, j’ai souhaité interroger le potentiel qu’a la pierre a faire retrouver de la plasticité aux espaces construits.

Enfin, afin de poser des bases, j’ai entamé la lecture d’ouvrages de référence qui examinent ce qu’est un robot, quels sont les types et leurs outils, et de quelle manière on les contrôle.

Cette introduction m’a permis de pouvoir aborder des lectures plus complexes sur les méthodes et applications de la robotique en architecture. Afin d’appliquer ces nouveaux apprentissages au domaine de la taille de pierre, j’ai exploré le secteur de la construction, pour voir comment les acteurs s’engagent dans la révolution digitale. Cela m’a amené a développé un historique concis des applications robotiques pour la pierre.

Convaincu du potentiel de l’usinage appliqué à des concepts de « free-form » en pierre, j’ai ensuite contacté plusieurs instituts de recherches spécialisés en « stéréotomie 2.0 ». Ces échanges, matérialisés sous formes d’interviews, m’ont permis de comprendre les logiques d’interdépendances géométriques entre la génération des voussoirs et les limitations physiques de la pierre.

Finalement, j’ai tenté de synthétiser ce travail par la réalisation de prototypes conçus autant au niveau macro (organisme architectural) et qu’à la micro-échelle (éléments architecturaux).

Plusieurs prototypes utilisent des codes paramétriques spécifiques pour définir des morphologies structurelles construites. Les réflexions théoriques qui en découlent sont pleinement expliquées.

La nature de ce travail ne permet sans doute pas de donner à ces chapitres le développement qu’ils possèdent dans certains travaux originaux. En effet, si chaque chapitre aurait mérité une introduction propre ainsi des textes originaux comme « faitsrapportés », cela aurait sans doute perturbé la lecture. Ainsi, et en

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guise de compromis, la quantité notable de citations dans ce travail a été jugée utile et judicieuse car celui-ci aborde des disciplines mal connues et inconnues pour certaines. Les sources qui ont trouvé leur pertinence dans ce travail sont citées précisément en note de bas de page et regroupées par chapitre à la fin du travail et classées par ordre alphabétique. Un lexique réunit et synthétise également tous les termes utilisés par le présent travail.

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« Les hasards de cette expédition nous avaient transporté au sein des plus harmonieuses contrées de la terre. »

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Jules Verne Voyage au Centre de la Terre, an 1874

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II. La pierre naturelle : de la matière au matÊriau

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COLUMBIA 1800 millions d’années

RODINIA 800 millions d’années

PANNOTIA 550 millions d’années

PANGEA 200 millions d’années

160 millions d’années

120 millions d’années

80 millions d’années

40 millions d’années

AUJOURD’HUI

LA MATIÈRE II.I PRÉAMBULE À LA GÉOLOGIE

Selon Jean-Jacques-Nicolas Huot, l’un des plus célèbres géologues français, la géologie, c’est l’étude de « la structure de l’écorce du globe » afin de « rechercher les causes qui ont présidé à la formation des dépôts qui la compose ». Composé du grec ancien gê, la Terre, et logos, le discours, la géologie, discipline fondamentale des sciences de la Terre, se base sur l’observation des différents terrains et formule ensuite des hypothèses expliquant la disposition des roches dans le but d’en reconstituer l’histoire (Dictionnaire de la langue française.... Tome 2 / par É. Littré) Si la naissance de la science moderne correspond au début du XVIIe siècle, avec notamment les traités de Kepler, Galilée et Descartes, les sciences de la vie et de la terre furent plus tardives et ne prendront leur essor qu’au début du XIXe siècle. L’examen des révolutions physiques du globe a longtemps eu pour seule appréciation d’être l’art de discourir sur l’écorce terrestre du globe et de ne s’intéresser qu’a des faits isolés. Néanmoins, comme pour toute histoire de science, ainsi que pour tout savoir, il est bon de rappeler que chaque époque à sa cohérence interne et que nous nous situons dans un siècle qui précède celui du découpage des sciences. Certains spécialistes plaident pour une prise en charge globale des savoirs d’une civilisation et non via une imposition de découpe par discipline.

Les prémices de la géologie moderne connaît ses prémices dès l’automne 1666, sous les écrits de l’anatomiste et évêque danois Niels Stensen. À cette époque l’intérêt pour les sciences de

fig. : déplacements des continents - illustration personnelle

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la Terre s’accroît nettement et l’étude de notre planète acquiert un statut véritablement scientifique. Stensen exposa trois principes qui constituent les fondements de la sédimentologie. Premièrement, selon sa loi de l’horizontalité primaire, les couches de roche sont formées par un amas de particules minérales et des débris organiques se déposant au fond de l’eau. Les couches qui ne sont plus en position horizontale sont la conséquence d’événements postérieurs à la sédimentation.

La seconde loi formule le principe de superposition : « les couches de roche plus récentes sont formées successivement, avec les plus anciennes en dessous et les plus récentes au-dessus ».

Si, de nos jours, ce principe physique apparaît trivial, il est pourtant constitutif de l’étude stratigraphique. Cette loi dépeint la première introduction de temps relatif en géologie, considérant que deux couches de roche horizontales peuvent se former par des sédiments océaniques, au fil de millions d’années, ou par des dépôts de marée, en quelques heures.

Le troisième principe de Stensen est celui de la « continuité latérale », c’est-à-dire que les sédiments se déposent uniformément en vue de constituer une couche continue latéralement.

Ces trois lois illustrent la compréhension des mécanismes physiques et biologies et conduisirent à la « théorie des processus de sédimentation », que Stensen publie en 1669.

Le XVIIIe siècle n’arrive pas encore à récolter les bénéfices des recherches inaugurées au siècle précédent. Suite à une volonté d’expliquer les tremblements de terre, les premières cartes géologiques sont dressées sous le compas de Jean Guettard en 1746. Néanmoins, il faudra attendre 1751, pour que la géologie soit une science établie en Europe occidentale et que les premiers naturalistes multiplie l’escalade de montagnes pour comprendre leur origine. Durant la seconde partie du XVIIIe, les besoins liés à l’industrie donne une impulsion prépondérante aux sciences de la

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roche. Ce siècle connaît l’affrontement entre deux grands courants de pensée : les Neptuniens et les Vucaniens (ou Plutoniens). La première école, qui a pour chef de file le minéralogiste allemand Gottlob Werner, attribue à l’action de l’eau la formation de toutes les roches. Selon eux des dépôts successifs se seraient formés dans un océan chaud qui en se retirant progressivement aurait modelé les continents. La seconde école de pensée, le « plutonisme », proposé par l’écossais James Hutton, attribue la formation de la croûte terrestre à l’activité volcanique.

Cette vive querelle, qui constitue une opposition importante dans l’histoire de la géologie, sera vite dépassée par les progrès de la minéralogie. Entre 1810 et 1830, la science géologique, par l’élaboration de ses institutions et de ses fondements, va s’organiser avec une étonnante rapidité. Ces vingt années, préparées par deux siècles de prise de conscience, vont bouleverser les rapports entre l’homme et le monde. A partir de ce moment, il semble impossible de résumer le déploiement continu que va connaître la géologie.

Cependant, nous allons essayer d’en identifier les jalons.

Les scientifiques se rassemblent lors de colloques et les premières explications « rationnelles », ou « positives » pour s’opposer à « hâtives », sont publiées. La datation des couches est identifiée par Alexandre Brongniart en France et cartographiée précisément par William Smith en Angleterre. La lecture des analyses de terrain montre l’aspect chaotique des couches géologiques des chaînes de montagnes. En comparant les espèces fossiles aux espèces vivantes, Georges Cuvier conclut qu’au cours de l’histoire du globe, des évènements soudains et destructeurs, nommés « cataclysmes » se sont produits. Selon Cuvier, les cataclysmes sont responsables de l’extinction successive des espèces tout comme de l’apparence informe des montagnes. Les découvertes paléontologiques et l’approche par anatomie comparée permettront de convaincre la communauté scientifique des théories d’extinctions massives dus aux impacts météoriques. Les fossiles

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seront les outils pour la datation précise des couches de la terre.

Cet enthousiasme et ces nouveaux concepts vont cristalliser de nombreuses approches et traités : l’échelle stratigraphique est mise sur pied, les analyses pétrologiques foisonnent, les fonds marins sont explorés et les analyses de terrain se précises. En 1905, l’échelle des temps géologiques permet de classifier les évènements terrestres jusqu’à 2 milliards d’années.

L’industrie liée à l’exploitation des ressources pétrolières va insuffler une nouvelle dynamique pour la géologie de terrain. Dès le début du XXe siècle, des océanographes émettent la théorie que les continents formaient une seule et même unité et que leur disposition actuelle résulte d’un lent déplacement latéral. L’hypothèse, nommée « dérive des continents » sera étayée par l’astronome Alfred Wegener qui ajoute des arguments géologiques comme la présence de marqueurs climatiques semblables sur des continents aujourd’hui séparés. En 1960, la communauté géologique accepte l’hypothèse que la coque de la Terre est subdivisée en plaques lithosphériques, qui se déplacent par des mouvements variés sur le manteau terrestre. Ce modèle scientifique, appelé « tectonique des plaques », unifie et articule les théories de la géologie actuelle.

Depuis les années soixante, les satellites permettent de mesurer les mouvements de rotation des plaques ainsi que leur vitesse de déplacement.

Si ce préambule peut paraître relativement important au vu du sujet traité, il est fondamental de connaître les logiques de l’histoire, qui montrent qu’il ne faut jamais s’enfermer dans des thèses uniformitaristes et fixistes (consensus neptunien, continents immuables, etc.). Les conduites humaines à l’origine de progrès sont, à la lumière des paragraphes ci-dessus, inattendues et dérangeantes. C’est seulement avec un esprit audacieux, tourné vers l’avenir et armé d’un esprit critique que l’on poursuivra les avancées scientifiques, jamais achevées.

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Pour conclure cet avant-propos, j’emprunterai les mots d’Albert Lapparenrt qui écrit que l’homme qui s’intéresse à la terre doit savoir « s’affranchir de toute routine scolastique » et revenir à l’observation de la nature, car « la géologie n’est pas une science de livres », comme il le formule si bien en 18801.

1

Lapparent, Géologie en chemin de fer)

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Echelle des temps géologiques

millions d’années extinction massive d’espèces

II.II DÉNOMINATION ET CLASSIFICATION GÉOLOGIQUE Le terme « pierre », du latin « pĕtra », est généralement défini comme un agrégat de matières minérales formé naturellement et rencontré à la surface de l’écorce terrestre. Un minéral est une substance solide, inorganique et cristalline ayant une composition chimique et une structure atomique bien définies1.

La dénomination des pierres naturelles peut désigner la situation de la pierre dans la classification géologique des roches, l’appellation traditionnelle ou encore une dénomination commerciale liée à la localité d’extraction. Ainsi, pour une même pierre, l’appellation utilisée en géologie et archéologie ne correspond parfois pas au nom sous lequel la pierre est commercialisée. Une appellation peut être proposée par le producteur si elle évoque son origine géographique ou sa couleur. Par exemple, la dénomination « marbre », empruntée au grec marmaros signifie « pierre resplendissante » et indique de manière générique toute pierre pouvant être lustrée par polissage.

D’un point de vue chimique, les granits et les pierres calcaires, particulièrement dures sont comprises dans les marbres antiques.

La dénomination de référence des pierres, utilisée essentiellement par les géologues et pétrographes, est décrite en Belgique par des normes européennes et permet une indication directe de la composition de la pierre. Ces désignations sont

1 Klein et Hurlbut, Manual of Mineralogy, 1998

fig. : échelle des temps géologiques - illustration personnelle

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accompagnées de la mention « EN ».

La classification des pierres constitue un moyen adéquat afin de prédire et de communiquer leurs propriétés. L’approche géologique distingue les pierres en trois grandes familles - ignée, sédimentaire et métamorphique - basées sur les processus généraux et les environnements de formation. Les roches ignées, du latin « igneus » - le feu, sont formées par la cristallisation et le refroidissement du magma dans les zones volcaniques, tandis que les roches sédimentaires sont formées par l’accumulation de sédiments entraînés par l’érosion et consolidés au fond d’une mer. Les roches métamorphiques, quant à elles, sont formées par la transformation de roches préexistantes, par l’influence d’une forte pression ou température (Huckenholz, 1982). Les roches métamorphiques se forment donc à de grandes profondeurs, mais sont exposées à la surface en raison de l’érosion et des mouvements de l’écorce terrestre, dits épirogéniques. Notons en effet que la tectonique des plaques jouant un rôle décisif pour plusieurs roches et leur multiplicité.

Ces trois grands groupes de pierres naturelles peuvent également se distinguer selon leur forme physique - stratifiée, non stratifiée et foliée. Les roches ignées ne sont pas stratifiées, c’est-àdire qu’elles ne sont pas disposées sous forme définie en couches ou en strates, mais que leurs parties constitutives sont mélangées.

La structure des pierres métamorphiques est disposée selon un feuillet et est ainsi nommée « foliée », du latin « folium » qui signifie « feuille ». Les roches sédimentaires sont stratifiées ou formées en une série de couches parallèles, à mesure qu’elles se déposent à partir de l’eau. Les couches étaient à l’origine horizontales, mais dans la plupart des cas, elles se retrouvent plus ou moins inclinées et incurvées en raison de l’action des forces perturbatrices.

Les roches peuvent en outre être classées d’après leur composition chimique, siliceuse, argileuse et calcaire, en fonction

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de la composition chimique de la terre formant leurs composants majeurs.

Suite aux classifications, ci-dessus, il est possible de dresser les propriétés physiques et chimiques d’une pierre, à la manière d’une « carte d’identité », plus souvent nommée « certificat ». Ces techniques de caractérisation de la matière englobent tant l’aspect pétrographique, soit l’étude du gisement d’origine et de sa structure, que la masse volumique de la pierre ou que sa porosité et capillarité.

Ces propriétés seront relativement similaires pour des pierres d’une même dénomination. Cependant, selon l’emplacement du massif, des caractères peuvent diverger pour des pierres désignées par la même dénomination.

En guise de conclusion, observons que la pierre naturelle est le résultat de millions d’années de processus géologiques. A chaque endroit de la croûte terrestre, la pierre sera singulière car sa formation aura été impacté par des facteurs et évènements physico-chimiques modélisant un sol dont la composition varie. En conséquence, en vue d’effectuer l’étude complète d’une pierre, il est nécessaire d’englober les niveaux macro, meso et micro. C’est à dire, retracer son origine à l’échelle des mouvements d’une plaque tectonique puis au niveau d’un massif, ensuite étudier sa structure interne et enfin observer à l’échelle micro les minéraux qui unifient la pierre.

L’approche géologique distingue les pierres en trois grandes familles - ignée, sédimentaire et métamorphique - basées sur les processus généraux et les environnements de formation. Les roches ignées, du latin « igneus » - le feu, sont formées par la cristallisation et le refroidissement du magma dans les zones volcaniques, tandis que les roches sédimentaires sont formées par l’accumulation de sédiments entraînés par l’érosion et consolidés au fond d’une mer. Les roches métamorphiques, quant à elles, sont formées par la transformation de roches préexistantes, par l’influence d’une

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forte pression ou température (Huckenholz, 1982). Les roches métamorphiques se forment donc à de grandes profondeurs, mais sont exposées à la surface en raison de l’érosion et des mouvements de l’écorce terrestre, dits épirogéniques. Notons en effet que la tectonique des plaques jouant un rôle décisif pour plusieurs roches et leur multiplicité.

Ces trois grands groupes de pierres naturelles peuvent également se distinguer selon leur forme physique - stratifiée, non stratifiée et foliée. Les roches ignées ne sont pas stratifiées, c’est-àdire qu’elles ne sont pas disposées sous forme définie en couches ou en strates, mais que leurs parties constitutives sont mélangées.

La structure des pierres métamorphiques est disposée selon un feuillet et est ainsi nommée « foliée », du latin « folium » qui signifie « feuille ». Les roches sédimentaires sont stratifiées ou formées en une série de couches parallèles, à mesure qu’elles se déposent à partir de l’eau. Les couches étaient à l’origine horizontales, mais dans la plupart des cas, elles se retrouvent plus ou moins inclinées et incurvées en raison de l’action des forces perturbatrices. Les roches peuvent en outre être classées d’après leur composition chimique, siliceuse, argileuse et calcaire, en fonction de la composition chimique de la terre formant leurs composants majeurs.

Suite aux classifications, ci-dessus, il est possible de dresser les propriétés physiques et chimiques d’une pierre, à la manière d’une « carte d’identité », plus souvent nommée « certificat ». Ces techniques de caractérisation de la matière englobent tant l’aspect pétrographique, soit l’étude du gisement d’origine et de sa structure, que la masse volumique de la pierre ou que sa porosité et capillarité.

Ces propriétés seront relativement similaires pour des pierres d’une même dénomination. Cependant, selon l’emplacement du massif, des caractères peuvent diverger pour des pierres désignées par la même dénomination.

En guise de conclusion, observons que la pierre naturelle

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est le résultat de millions d’années de processus géologiques. A chaque endroit de la croûte terrestre, la pierre sera singulière car sa formation aura été impacté par des facteurs et évènements physico-chimiques modélisant un sol dont la composition varie. En conséquence, en vue d’effectuer l’étude complète d’une pierre, il est nécessaire d’englober les niveaux macro, meso et micro. C’est à dire, retracer son origine à l’échelle des mouvements d’une plaque tectonique puis au niveau d’un massif, ensuite étudier sa structure interne et enfin observer à l’échelle micro les minéraux qui unifient la pierre.

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II.III LES CARRIÈRES ET L’ÉVOLUTION DES TECHNIQUES D’EXTRACTION Suite à une volonté d’approche la plus globale possible, il nous est le devoir de citer que les premières exploitations coïncident probablement avec les vestiges de construction connus depuis l’origine de l’humanité. Le site Douglas Korongo de la gorge d’Olduvai, daté de 1,8 million d’années, livre l’utilisation de blocs de pierres empilées sur 30cm. Dans une certaine mesure, nous pouvons considérer le lieu physique où les pierres ont été prélevées naturellement à l’état brut, comme les plus anciens témoins des carrières. Seulement nous ignorons tout de la manière dont l’Homo habilis occupe son territoire et s’il ramasse des pierres à plusieurs reprises au même endroit1. L’occupation souvent nomade de ces premiers aménagements de l’espace, nous amènent à douter de ce caractère intentionnel et aucune trace ne peut à ce jour témoigner de cette attitude. Pourtant, pourtant ces premiers murs en pierre sèche bien distincts vers la fin du Paléolithique archaïque confient un éclairage pertinent sur les plus anciens rapports de l’homme à la pierre.

Notre connaissance sur les premiers moyens utilisés pour creuser le sol est limitée, puisque seuls les outils en pierre ont été conservés à travers les âges. Le chasseur-cueilleur a probablement fabriqué des outils sommaires en tiges végétales, bois, os ou corne

1 Pour le Paléolithique archaïque, l’ouvrage d’Alain Gallay parut en 1999 fait une excellente synthèse du sujet.

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pour extraire des morceaux de sols meubles2. Avec ces éléments rudimentaires, l’homme du Paléolithique moyen exploite les versants de vallée pour creuser des cuvettes dans le sol, vraisemblablement pour se protéger du froid et du vent3. Plus tard, ces mêmes outils primitifs permettront d’extraire des morceaux d’argile de berges afin d’assurer la stabilité, comme mortier, de tentes légères. Certains vestiges archéologiques appartenant au Paléolithique supérieur attestent que leurs occupants y ont délibérément prélevé de l’argile afin de façonner des expressions essentiellement symboliques4. La vaste caverne du Tuc d’Audoubert qui présente les fameux bisons d’argile en est l’exemple. Le terme argile est ici étendu à l’ensemble des roches composées pour l’essentiel de minéraux argileux.

Le Néolithique, qui désigne littéralement l’« âge de la pierre nouvelle », est une période marquée par d’éminentes mutations techniques et sociales. Ces phénomènes progressifs, marqués par une économie de production, constituent une clef fondamentale de l’aventure humaine, au même titre que la domestication du feu ou la révolution industrielle. Les préhistoriens considèrent comme acquis que la taille de la pierre est le marqueur principal des sociétés néolithiques. Toutefois, les recherches menées par l’anthropologue et ethnologue français Alain Testart, soulignent que des cultures bien antérieures, datant du début du Paléolithique supérieur connaissent le polissage de la pierre5. Cela nous force à penser que les derniers hommes de Neandertal ont tenté de fragmenter les roches tendres avec des outils secondaires en roches dures, comme des morceaux de cailloux taillés.

2

Pierre Duffaut, Manuel de mécanique des roches, Volume 2, p.61

3

De Beaune Sophie A., Aux origines de la construction, 2010, pp. 77-89

4 Bougard E., Comparaison de deux contextes d’utilisation de l’argile au Paléolithique supérieur en Europe, 2010 5

Déchelette J., Manuel d’archéologie préhistorique celtique et gallo-romaine, 1910

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En vue de se procurer du silex et de la craie, plus aisés à tailler à l’état frais que les cailloux6, les Néolithiques vont commencer à prospecter les sous-sol de la Terre. Ils ouvrent d’abord de larges excavations dans les bancs de craie puis creusent des réseaux de galeries reliés à la surface par des puits. Le site des minières néolithiques de silex de Spiennes, dans la province du Hainaut en Belgique, illustre particulièrement bien le sujet. C’est au moyen de nombreux outils d’extraction, dont des pics en silex façonnés par taille bifaciale et en corne de cerf, que les Néolithiques atteignent une profondeur remarquable de seize mètres sur une superficie d’une centaine d’hectares. L’archéologue Joseph Déchelette écrit : « Aux alentours, sur environ vingt-cinq hectares, des fragments de silex ouvrés étaient disséminés en quantité considérable à la surface du sol. » Ces vestiges attestent de l’existence d’une production principale, aux environs, alimentée par l’exploitation minière, telle la production de haches et de lames.

D’après les datations radiocarbones disponibles (Toussaint et al., 2010), des milliers de minières sont exploitées entre le Néolithique moyen, 4300 ans av. notre ère et jusqu’au au Néolithique final, 2200 ans av. notre ère. Ces vestiges sont localisés sur les pentes de versants de la Sicile jusque l’Angleterre, afin d’approvisionner les ateliers de tailleurs spécialisés. Ces puits d’extractions creusés au cours des temps historiques s’apparentent à ceux étudiés, par les fouilles menées depuis plus d’un siècle, dans le Hainaut. Dès 2800 av. notre ère, la construction des mégalithes nécessitent le développement de nouveaux procédés techniques à la fois sur le plan de l’extraction de la pierre qu’au niveau du transport. Les fouilles de Stonehenge, bien que sujettes à des démarches suggestives,

6 A. Salomon, Puits à silex et trous à marne, Bulletin de la Société préhistorique française, 1913, pp. 229-242

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livrent que des pierres d’environ 50 tonnes furent acheminées depuis des carrières situées à 40 kilomètres. Si les techniques d’extraction se rapprochent de celles utilisées à Spiennes, soit des pics en bois ce cerf et des percuteurs en silex, des indications d’ordre technique rapportent une évolution quant à la connaissance du grain de la pierre, et plus globalement des particularités de la roche envisagée.

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« Bernard Tschumi pose la question : le numérique a-t-il permis l’élaboration de nouveaux concepts ou bien représente-t-il seulement une nouvelle manière d’exprimer des problématiques définies par une nouvelle génération d’architectes ? »

Centre Canadien d’architecture Quand le numérique marque-t-il l’architecture ?, Sternberg Press, 2017 44

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III. Projet Digital Fabrication Studio

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III.I L’ATELIER Digital Fabrication Studio - DFS propose une immersion dans un cadre interdisciplinaire orienté processus à la croisée de la technologie, de la recherche et de l’architecture. DFS recherche la convergence et l’interaction des disciplines créatives, l’ingénierie et les technologies émergentes. DFS opère sur les principes du « reverse engineering ».

Tout au long de la réalisation des projets, DFS déconstruira la fabrication des objets de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique dans le but de comprendre l’architecture des objets.

Les étudiants exploreront les concepts de construire, déconstruire et reconstruire. La nature interdisciplinaire du cours, nous permet d’élargir la démarche de prospection en s’appuyant sur les lois physico-chimiques régissant la nature et les matériaux.

Le studio fonctionne sur les principes d’intelligence collective et processus collaboratifs. Le studio est un atelier et un environnement de production, les étudiants produiront autant que possible en temps réel pendant les sessions. L’atelier fonctionne comme un laboratoire d’exploration du projet à l’aide d’expériences, de maquettes, de prototypes, de production de détails en grandeur nature et du travail sur la matière.

Les questions posées aux étudiants passent par la mise en place d’une pédagogie et d’un travail à caractère collaboratif et multidisciplinaire, à travers un projet à concevoir et à réaliser. Le cours se donne comme un atelier dans lequel les étudiants sont amenés à travailler seul ou en groupe de manière à promouvoir l’autonomie tout en étant encadrés et guidés par les enseignants.

Texte de David Erkan

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III.II PRÉLUDE DU PROJET La question est initiale est : pouvons-nous repousser les limites de l’architecture via la robotisation du processus de sculpture ?

Imaginons une armée de robots artisanaux travaillant à la sculpture de maçonnerie complexe pour les cathédrales du XXIe siècle. Alors qu’un sculpteur traditionnel mettrait un mois et demi à façonner un chapiteau Corinthien, le robot le réalise en une semaine et peut répéter l’opération à l’infini. Ainsi, c’est un gain de temps de temps et une économie formidable pour les chantiers.

Cela pourrait devenir réalité si, de nouveaux systèmes automatisés de conception et de fabrication, pouvaient rendre économique et efficace le processus laborieux de composants personnalisables. Les architectes développent désormais une pratique à la croisée du design, des sciences informatiques, de l’ingénierie et de la biologie.

Les conditions de production de l’architecture se trouvent radicalement redéfinies par cette convergence et le moyen informatique est utilisé afin d’aboutir à des modalités nouvelles.

Ainsi, nous pourrions retourner à une ère d’architecture en partie pré-moderne, construite avec des moyens résolument postmodernes. De plus, c’est créer une nouvelle façon de travailler la pierre en tirant parti des technologies et outils numériques en plein essor. Nous observons depuis une dizaine d’années, plusieurs tentatives dispersées et concordantes, qui mettent en jeu une conception processuelle de l’architecture. Ces hybridations offrent des possibilités novatrices et des perspectives séduisantes pour l’architecture.

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III.III PROCESSUS DE CRÉATION Dans un premier temps, j’ai cherché divers fournisseurs en Belgique afin d’explorer les pistes de partenariat. Avec une considération surtout économique, je me dirige vers une pierre calcaire, peu onéreuse et qui pourrait bien supporter ce type de taille.

Suite à la visite de carrière, j’ai décidé de travailler avec de la pierre bleue. Au niveau des dimensions je me suis orienté sur un bloc de pierre d’un mètre cube. La pierre bleue dispose de caractéristiques avantageuses : non poreuse, sèche vite et elle est à la fois étanche à l’humidité et non gélive.

La première étape fut la modélisation d’un élément choisi - une colonne, un chapiteau ou un élément ornemental. Quatre outils de modélisation seront expérimentés, altérés et transformés. Le premier orienté « objet » (ZBrush), le second « mathématiques / génératif » (Rhino + Grasshoper), le troisième « mathématiques / génératif / code JavaScript » (Rhino + Grasshopper + Processing.js) et la dernier logiciel « fractales » (Mandelbulber).

La conception numérique par script, animant un bras robotisé, permet de contrôler avec précision les paramètres dimensionnels d’une pièce en pierre. Son perfectionnement et son développement sont continus et en réponse aux capacités du logiciel de fabrication et aux tolérances matérielles de la pierre elle-même. Au niveau technique, le robot - 5 ou 7 axes - exécutera des passes successives d’environ 3mm à l’aide de meules diamantées et d’un arrosage par buses orientables. Les zones inaccessibles par les meules seront travaillées à la main.

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III.IV PROJET 1 Introduction à la robotique L’océan ou une topographie à fraiser Tout est parti d’une recherche : peut-on reproduire ce sentiment de vie que l’on éprouve face à la mer ou l’océan, mais dans un contexte qui ne serait pas liquide ?

J’ai du faire beaucoup de tests et d’expérimentations pour aller vers le plus de réalisme possible. Je suis même passé par des phases complètements stupides, en essayant de convertir des images ultra-haute définition en fichier 3D. Finalement, la solution était dans différents logiciels mis au point pour l’industrie du cinéma - qui servent à mettre en mouvement de l’eau dans des films catastrophes -, proposant des algorithmes pour reproduire la mer avec tous ces crètes en mouvement, d’une certaine géométrie, etc. On a ainsi recréé une mer, qu’il a fallu ensuite traduire à une machine CNC qui est venue usiner dans un bloc de mousse.

Depuis quelques décennies, les technologies de fabrication numérique telles que des machines de découpe laser, des imprimantes 3D ou des fraiseuses CNC connaissent une hausse de popularité constante. Grâce à ces technologies et à leur association avec des outils logiciels sophistiqués, de nouvelles façon d’imaginer et de concevoir l’architecture sont nées.

La production robotique s’appuie sur les technologies de fabrication numérique en reprenant son principe de retravailler les modes de production architecturale actuels, elle utilise des outils similaires, et elle essaie de quitter les sites de production industrielle.

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Les machines de fabrication numérique sont encombrantes et difficilement déplaçables, et les processus de fabrication de ce système alimentent les limites des matériaux, des formes et des tailles standardisées, ce que le système robotique essaye d’éviter.

La production robotisée s’appuie sur les technologies de fabrication numérique et tente d’ouvrir de nouvelles voies de fabrication, mais les deux phénomènes restent des systèmes différents. Un système ne remplace donc pas l’autre, et leur évolution se fait de manière parallèle, avec certains éléments se rencontrant.

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« Une invitation à quitter la surface et à recoloniser la profondeur de l’architecture, en s’interrogeant fondamentalement sur la manière dont elle est produite, distribuée et concrétisée. »

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Gilles Retsin A Discrete paradigm for Design and Production 2014

III.V PROJET 2 Introduction à Grasshopper Vers une architecture générative en pierres ?

Pour cette seconde approche, j’ai cherché à savoir de quelle manière la pierre, très peu présente dans le monde de la construction aujourd’hui pourrait s’approprier les techniques de génération de formes et d’auto-assemblage. De plus, la pierre pourrait sans doute s’inspirer des techniques développées pour le béton afin d’exprimer au mieux ses potentiels.

Il est prévisible qu’il sera possible d’utiliser des figures géométriques complexes dans la construction. Actuellement, nous pouvons observer l’intérêt général pour les automates, leurs agglomérations robotiques ou la possibilité de s’autoassembler ou « discrete architecture ». Avec cela, la conception de l’arithmétique et les stratégies d’assemblage. La création de diverses gammes de configurations spatiales deviendra de plus en plus nécessaire. De l’explication analogue à DuRand allant des matériaux de construction aux éléments architecturaux, en passant par les principes de composition, les recherches en arithmétique « discrete » complètent aujourd’hui l’échelle d’une organisation spatiale. Semblable à la notion traditionnelle du parti, la question ultime : le calcul offre-t-il une nouvelle façon de décrire un bâtiment ? Quelle est la forme de la « spatialité informatique » ? Parallèlement aux études pionnières de Stanislaw Ulam, le motif d’une partie de la construction est ici inscrit dans l’élément géométrique lui-même.

Mario Carpo, dans « Breaking The Curve », décrit la nature intrinsèquement discrète des processus informatiques, en les opposant à la logique continue de la science moderne préinformatique (Carpo, 2014).

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La composition dans l’histoire de l’architecture

Néolithique

1000-1920

1970-1990

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2000-2008

Avant 1000

1920-1970

1990-2000

2008-...

2019-...

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Avec un intérêt accru pour l’automatisation de l’industrie de la construction, des blocs de construction discrets peuvent accélérer considérablement le processus d’assemblage robotique (voir Gerschenfeld et al. 2015).

Cette discussion sur l’auto-assemblage et l’agrégation peut également être poursuivie en ce qui concerne la syntaxe, le système de l’unité à des relations entières ou la « méréologie » d’une architecture. Dans « The Mathematics of the Ideal Villa », Colin Rowe compare l’ordre géométrique sous-jacent de la villa de Le Corbusier, de Stein à Palladio. Malcontenta, arguant que les deux sont basés sur la composition classique.

Le point central de ce projet est sans doute de définir jusqu’où la pierre peut s’inspirer de ces outils et de cette archéologie de l’écriture architecturale numérique. Sans doute que dans la question de contraintes structurels et de porte à faux, le génératif atteint vite ses limites. Il faudrait pouvoir définir d’avance une unité de base qui a des contraintes spécifiques et qui sera générée en tenant compte de ces spécificités. Il s’agit bel et bien ici de reconsidérer un matériau par une approche innovante, sans doute peu adaptée au matériau mais qui autorise la prise de risque et la conception la plus large possible de la réintroduction de la pierre en architecture contemporaine.

Le projet est envisagé comme si les capacités de la pierre étaient accrues pour que les pièces s’emboîtent et puissent supporter les pièces voisines. Deux types de pièces sont utilisées: un élément en forme de parallélépipède rectangle qui se termine par un triangle permettant l’assemblage. L’élément permet au système de se développer dans toutes les directions. Aucun des éléments ne doit être personnalisé. Le caractère en forme de poutre de la pièce permet une structure plus efficace et hiérarchisée que dans les architectures génératives classiques.

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Le projet se compose des résultats de la recherche en deux parties. Dans la première partie, plus études de cas sur les techniques d’assemblage pour le bois mais appliqué à la pierre. Il s’agit d’en déduire des stratégies pour plusieurs critères, notamment les géométries macro et micro, les modules et les assemblages, les performances structurelles, les variations de matériau, les méthodes de découpe et le potentiel d’un espace de travail robotique. Dans la deuxième partie, je me suis concentré sur les performances structurelles des typologies de géométries en pierre, étendues aux contraintes de matériaux et au processus de fabrication robotique.

Test d’assemblage par le MIT à l’aide d’acier coulé

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Travail sur Grasshopper relatif à l’agrégation en pierre Logiciels : Rhino 3D, Grasshopper, Fox (plugin) Impression 3D : MatterControl

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« La stéréotomie, qui signifie couper des solides, était une rubrique française du XVIIe siècle dans laquelle étaient regroupées plusieurs techniques existantes, notamment la taille de pierre…. »

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Robin Evans Drawn Stone - The Projective Cast p.179

III.VI PROJET 2 Études de stéréotomie et assemblages digitaux en pierre L’architecture est largement déterminée par les possibilités offertes par le monde du travail de plus en plus numérique. Les nouvelles méthodologies permettent de nouvelles formes de représentation dans des simulations qualitatives à deux et trois dimensions des aspects structurels, économiques et performatifs d’un bâtiment, ainsi que de nouvelles descriptions géométriques de conceptions spatiales complexes. La base de la taille de pierre était le trait. Les traits étaient des dessins de disposition orthographiques produits pour assurer la coupe précise des blocs de pierre qui constituaient une voûte gothique.

Pour discuter de la stéréotomie, il est important de noter que le sujet est par nature un processus en rotation. Ce n’est pas un système linéaire (ce qui a rendu difficile son insertion dans un script GH), mais plutôt une boucle. Lorsque les entrées créent des sorties et que ces sorties informent de nouvelles entrées, le processus est une boucle de retour d’informations en rotation. Pour que les entrées soient manipulées, non seulement les étapes doivent être comprises, mais plus le mouvement entre elles. La définition est facile à trouver, mais pour comprendre le système, il faut comprendre les instincts qui ont inspiré chaque décision au moment de son élaboration.

Alors que la géométrie a toujours été un outil pédagogique essentiel dans la conception spatiale, l’espace de conception numérique peut s’appuyer sur diverses capacités de modélisation en trois dimensions qui vont bien au-delà des processus de dessin analogiques plus traditionnels. Cette géométrie nécessite

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Diagramme de forme initial

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Forces horizontales

Forces verticales

un nouvel accent sur des domaines mathématiques distincts tels que la topologie, les mathématiques vectorielles et la géométrie différentielle, qui doivent être affirmés par rapport à leur potentiel architectural et à la théorie en cours de développement.

Cette partie du projet traite du développement, de la structure et de l’application de l’outil de recherche de formes numériques RhinoVAULT, dans lequel les algorithmes et la structure ont été implémentés. Le projet s’intéresse plus particulièrement à la mise en œuvre de l’outil numérique, développé et perfectionné au fil des travaux de recherche. Premièrement, j’ai suivi les tutoriels pour découvrir le logiciel, sa structure, son interface utilisateur et son implémentation du solveur.

Images : Exercices RhinoVault - réalisation personnelle

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Reproduction du projet « The Collier Memorial » par pour Howeler + Yoon Architecture à l’aide de RhinoVAULT

Structurellement, cette forme peut être comprise comme cinq demi-arches supportant un dôme ou une voûte centrale plat. Les charges verticales du poids propre de la voûte centrale ont poussé chacune des cinq jambes, supportant ainsi la structure entière en compression.

Photo : Iwan Baan

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Exercice de stérétomie de Block Architecture à l’aide de Rhino 3D et RhinoVAULT

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Image : Exercices RhinoVault - réalisation personnelle

Reproduction du projet « Stuttgart Main station » à l’aide de Rhino 3D et RhinoVAULT

Image : Exercices RhinoVault - réalisation personnelle

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« ... raisonner sur les matériaux qui conviennent à la construction des bâtiments, sur la manière dont ils me paraissent avoir été produits par la nature, et sur la réunion des principes qui entrent dans leur composition. »

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Marcus Vitruvius Pollio, dit « Vitruve » De architectura, -15 avant J.C. Traduit du latin dans «Vitruve : de l’architecture »

III.VII PROJET 4 La génération de colonnes De la colonne torse aux fractales

Certaines personnes, y compris Marc-Antoine Laugier, érudit jésuite du 18ème siècle, suggèrent que la colonne est l’un des éléments essentiels de l’architecture. Laugier estime que l’homme primitif n’a besoin que de trois éléments architecturaux pour construire un abri : la colonne, l’entablement et le fronton. Ce sont les éléments de base de ce qui est devenu connu sous le nom de « primitiv hut », à partir de laquelle toute l’architecture est dérivée. Du grec kolophōn, qui désigne un sommet ou une colline, était le lieu de construction des temples dans des endroits comme Colophon, une ancienne ville grecque ionienne. Le mot latin columna décrit plus en détail la forme allongée que nous associons au mot colonne.

Pour cette partie du projet, j’ai souhaité concevoir efficacement un processus qui produit une colonne, plutôt que de concevoir directement une colonne. Ce processus peut être exécuté à plusieurs reprises avec différents paramètres pour créer des permutations infinies de colonnes. Ces permutations peuvent être combinées dans de nouvelles colonnes et peuvent constituer le point de départ de nouvelles générations de colonnes. Ainsi l’architecte assumerait le rôle d’orchestrateur de ces processus.

De la réinterprétation de trois colonnes à la proposition de trois autres contemporaines, toutes ont été générées via Grasshopper.

Un processus d’impression 3D m’a permis de vérifier chaque étape du processus et de l’affiner si nécessaire. Les codes sont fournis avant ou après chaque visuel. Les axonométries ont pour but de de rendre visible l’intérieur des colonnes.

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Colonne torse rudentée et évidée

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Monastère de Santo Domingo de Silos, Xe siècle

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Chemin Grasshopper Colonne torse rudentĂŠe

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Réinterprétation de la colonne torse évidée

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Colonne salomonique

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Baldaquin de la basilique Saint-Pierre de Rome, XVI - XVIIe siècles

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Chemin Grasshopper Colonne salomonique

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RĂŠinterprĂŠtation de la colonne salomonique

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Colonne cantonée

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Cathédrale Saint-Michel, parvis Sainte-Gudule, XIII-XVe siècles

Chemin Grasshopper Colonne à veinage organique inspirée de la colonne cantonnée

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Réinterprétation de la colonne cantonnée en y ajoutant un veinage organique

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Impression 3D en PLA de la colonne Ă veinage organique

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Impression 3D en PLA de prototypes afin d’aboutir à la colonne torse

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Colonne avec base fractale en ĂŠtoile inspirĂŠe de la colonne en faisceau

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Chemin Grasshopper Colonne avec base fractale en ĂŠtoile

Chemin Grasshopper Colonne ÂŤ bump Âť

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Colonne « bump »

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« ... l’effet du bâtiment serait la durée pendant laquelle il vous affecte au niveau émotionnel (...) La seule façon de ressentir ces choses est d’utiliser un langage de sensations.

La sensation en tant que forme d’impact, n’exige aucune intelligence préchargée, ce qui la rend démocratique. »

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Mark Foster Gage Interview pour SuckerPUNCH Architecture, 2012 Traduit de l’anglais

La colonne par l’agrégation ou « kitbashing » Robert Venturi a mentionné que l’architecture est un moyen de communication. Cette seconde conception de colonne se base sur la création par l’agrégation. C’est un nuage d’informations contenant plusieurs couches de réalités. Pour cette colonne, il existe deux couches de réalités: la première couche, les structures solides, qui fournissent une interface tangible; la deuxième couche, les objets ambigus, qui influencent la configuration spatiale.

En tant que nouvelle méthode de conception, l’agrégation ou « kitbashing » du volume est le dispositif formel du projet. Le « kitbashing » ou « model bashing » est une pratique issue du modélisme dans laquelle un nouveau modèle réduit est créé en prenant des morceaux de kits existants. Ainsi, chaque colonne est un monde en soi créé par le détournement d’objets provenant de divers catalogues.

Ce processus de chaos permet de créer des formes illimitées qui changent de façon dynamique, créant ainsi des espaces infinis sans direction ni frontière. L’opération de bashing de volume entraîne également une évolutivité. A grande échelle, les colonnes deviennent l’espace architectural contenant les activités humaines; à une échelle moyenne, les colonnes agissent comme des sculptures ; et à petite échelle, ils deviennent des amas de formes afin de générer localement des agrégations.

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« Une histoire plus complète des savoirs mobilisés par l’architecture et les expérimentations relatives aux relations entre informatique et architecture reste par ailleurs à écrire. »

Antoine Picon L’architecture saisie par le numérique : théorie, histoire, archéologie 2014 104

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IV. Projet final

Le projet final a pour but de faire la synthèse des textes sur la matière et de faire le lien entre toutes les expérimentations. Dans la continuité de mes recherches sur les morphologies de la colonne, je me suis orienté ici vers un processus de génération de fractales.

Cette colonne n’a pas de surface ni de motif en commun avec les précédentes, mais en raison de son processus constitutif commun, elles forment clairement un groupe cohérent.

Une figure fractale, ou « fractale », est en première approximation une courbe, une surface, un volume de forme irrégulière ou morcelée qui se crée en suivant des « règles déterministes ou stochastiques impliquant une homothétie interne ». Ce terme « fractale » est un néologisme créé par le mathématicien Benoît Mandelbrot en 1974 à partir de la racine latine fractus, qui signifie brisé, irrégulier.

Cette colonne, sur base de fractales, est donc subdivisée par des formes purement algorithmiques. Ils ne sont pas exploitables par des moyens conventionnels - qu’ils soient au stylo ou à la souris - car ils ont trop de détails et de différenciation. Cette approche redéfinit le processus de conception : le concepteur travaille en boucle de rétroaction itérative avec la machine, en modérant les processus et en intégrant les réactions, les surprises et les propositions. Les connaissances et l’expérience sont acquises par le biais de recherches, d’heuristiques exigeantes qui fonctionnent en l’absence de catégorisation. Ce que nous avons à gagner, ce sont des expériences spatiales et haptiques entièrement nouvelles.

Après ce processus de génération, j’ai eu la chance de travailler avec Anthony Cognaux de DesignStone, qui possède un bras robotique 7 axes. En vue de fraiser la colonne, nous avons repéré les endroits sensibles où le robot ne pourrait passer. Nous avons aussi optimisé la forme afin que le fraisage se fasse au mieux. Les impressions 3D m’ont permis d’avoir plus de visu et de marquer les endroits qu’on aborderait oralement.

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GĂŠnĂŠration de la forme au moyen du logiciel Incendia, vue en plan

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«Il s’agit d’essayer d’incorporer des outils et des technologies susceptibles d’élargir la portée de ce qui est possible et imaginable et, dans le meilleur des cas, de créer quelque chose qui n’est pas encore imaginable. » Michael Hansmeyer Ornamented Columns l’architecture, 2011 Traduit de l’anglais

Contextualisation de la colonne fractale - Rendu Cinema4D

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« En fait, notre conception actuelle de l’ordinateur et de son rôle en architecture est inséparable de l’idée que l’ordinateur lui-même possède un comportement et constitue un répertoire de modes comportementaux et épistémiques. »

Centre Canadien d’architecture Quand le numérique marque-t-il l’architecture ?, Sternberg Press, 2017 124

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III. Sources et bibliographie

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En architecture, un projet n’est jamais le fruit d’une personne mais celui d’un groupe. Etant donné les domaines spécifiques de ce projet, celui-ci n’a été possible que grâce à la collaboration de nombreuses personnes issues de disciplines variées. Malgré la nature restreinte de ma recherche, celle-ci fut accueillie par une grande bienveillance, à laquelle j’étais loin de m’attendre. Élaborer ce travail fût l’occasion de rencontrer des interlocuteurs de qualité qui daignèrent m’encourager par un suffrage approbateur. Ces remerciements donnent le privilège de revenir sur la belle aventure que fut ce projet.

En premier lieu, je tiens à remercier mon professeur d’atelier David Erkan, pour m’avoir communiqué sa soif d’apprendre et pour nos échanges riches durant les nombreuses séances d’atelier. Je le remercie pour son accompagnement, ses conseils avisés et son vif intérêt pour la question. Ce projet n’aurait été si agréable sans l’équipe de Digital Fabrication Studio. Merci pour la création de cet espace d’échange stimulant par des personnes enthousiastes aux expérimentations architecturales.

Un vif remerciement va à Philippe Sequaris, qui a cru depuis le début à ce projet et m’a fait découvrir le passionnant univers des Carrières du Hainaut. Sans sa générosité, les prototypes en pierre n’auraient pu voir le jour. Je remercie également Anthony Cognaux, responsable de Design Stone, pour son soutien indispensable au projet. Sa présence plus qu’enrichissante m’a permis au cours des derniers mois de m’initier à la robotique afin de réaliser la colonne en pierre. Je souhaite que ces belles collaborations se poursuivent à l’avenir.

Une rédaction sans outils bibliographiques est impossible. Je remercie l’ensemble de l’équipe de la Bibliothèque d’Architecture de l’ULB pour la récolte et le prêt de précieux ouvrages. Et désolé pour avoir égaré l’ouvrage « La pierre », promis c’est la dernière fois.

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Une large communauté d’architectes, ingénieurs et académiques m’ont partagé leurs travaux actuels et ont contribué de près ou de loin à ce projet. Je pense au groupe de recherche Digital Structures du MIT, au groupe Block de l’ETH Zurich, aux étudiants de l’atelier « Géométries enchevêtrées » de Yale School of Architecture ainsi qu’à l’équipe Design Morphine qui m’a longuement aidé pour concevoir la génération de colonnes.

J’ai une pensée particulière pour les Fab Managers, qui sont avant tout de proches amis, Arnaud Naomé et Pierre Zeytoune.

Leur présence constante, leur enthousiasme communicatif et leurs connaissances m’ont permis d’atteindre les objectifs fixés pour chaque étape de ce projet. Merci à Serge Delire pour notre amitié précieuse. L’affiche dans le rendu est la tienne, j’espère que tu apprécieras le clin d’œil. A tous les trois, je tenais à vous dire que je garde un très bon souvenir de nos longues heures à refaire le monde.

Ce type de projet s’appuie aussi sur les personnes qui me sont le plus cher, ma famille. Un grand merci à ma maman et à mon beau-père leurs regards bienveillants ouverts au monde. Je remercie également mon papa pour m’inspirer au quotidien, pour son support constant et ses encouragements dans mes moments de joies et de doutes. Merci à mon frère pour son soutien inconditionnel.

Indirectement ce travail est aussi le tien et je voudrais te dire combien je suis fier de t’avoir dans ma vie.

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