Partenariat volant

Le nid des oiseaux éveille l’inspiration et stimule la créativité, et comme le montre l’exemple du stade olympique de Beijing, l’architecture en a déjà reproduit les formes. En revanche, les architectes ne se sont pas inspirés des méthodes intervenant dans sa construction. Les drones peuvent-ils imiter les oiseaux lorsqu’ils construisent leurs nids ou qu’ils les réparent ?

Image: Yusuf Furlan Kaya, Imperial College London et Empa

Réparation en hauteur

C’était là une idée qui ne cessa plus de tarauder Mirko Kovač. Enseignant à l’Imperial College à Londres, Mirko Kovač occupe la fonction de Head Laboratory of Sustainability Robotics à l’Empa à Dübendorf. C’est avec enthousiasme qu’il présente les lieux où œuvre son groupe à l’Empa: des tapis de gymnastique recouvrant le sol, la pale de rotor d’un aérogénérateur, des parties de ponts et des tronçons de tunnel, le tout entouré de grillage. Ce qui à première vue ressemble à un grand terrain de jeu est un parcours de vol pour drones. Ils devront un jour inspecter des infrastructures – ponts, cheminées industrielles, tunnels ou autres – identifier d’éventuels dommages et les réparer au moyen de l’impression 3D.

L’histoire débute en 2016 à l’Imperial College à Londres. Titulaire d’un diplôme en génie mécanique de l’ETH Zurich et d’un doctorat en robotique à l’EPFL, Mirko Kovač se rapproche de scientifiques évoluant dans les domaines de l’architecture, de l’informatique et des matériaux dans le but de donner corps à cette vision. Il insiste: «Dès le départ, la multidisciplinarité était au cœur de la démarche.» Dans les années qui ont suivi, l’équipe est parvenue à fabriquer de manière additive, c’est-à-dire en impression 3D, une structure cylindrique faite de 27 couches de béton. Ceci a été réalisé avec un drone d’un mètre de diamètre, pesant plusieurs kilogrammes et capable de transporter dans un réservoir une quantité de béton équivalant à près de la moitié de son poids. Le béton liquide est expulsé sous l’action d’une pression importante et déposé en couches successives sur l’objet à construire. Les difficultés majeures résident dans le fait que les conditions extérieures peuvent changer et dans l’imprécision inhérente aux imprimantes volantes. Pour y remédier, un deuxième drone de balayage électronique intervient et mesure la partie produite ainsi que l’avancement, retourne ces informations en continu au drone d’impression et optimise de cette façon le processus de construction. Un duo de drones de ce type permet de construire des structures complexes et fragiles à de grandes hauteurs, mais aussi de procéder à la réparation d’objets que les travailleurs ne pourraient pas atteindre sans risque, par exemple des turbines éoliennes.

À l’image des fourmis – collaborer pour réussir

La nature a une nouvelle fois servi d’inspiration à Mirko Kovač pour une amélioration. En l’occurrence, les fournis qui construisent leur nid dans un effort collectif. Il imaginait un essaim de drones en mesure de collaborer pour l’impression 3D d’une structure. Les avantages sont manifestes: optimisation des trajectoires de vol, performance constructive plus élevée par cycle de charge et consommation moindre de matériaux de construction. Mais pour que le concept fonctionne, un drone doit pouvoir imprimer à n’importe quel emplacement de l’objet en construction. Comme les fourmis, il doit disposer d’un jeu standard d’actions qui permet de poursuivre les travaux sans connaître l’ensemble. La faisabilité a pu être démontrée et cela a permis de créer une plateforme adaptée à de nombreux cas d’espèce. L’avenir pourrait voir apparaître de véritables écosystèmes robotisés qui, en plus de comprendre des drones, accueilleraient aussi des robots conventionnels et des imprimantes 3D – pas pour remplacer les humains mais pour les assister dans les situations dangereuses. Mirko Kovač souligne volontiers que «Semblables à des créatures artificielles, les drones favorisent la durabilité dans le secteur du bâtiment et elles ont le potentiel, à long terme, de faire du monde un lieu meilleur et plus sûr.»

Qui sait, les drones de Mirko Kovač seront peut-être bientôt amenés à intervenir dans des lieux inhospitaliers comme l’Antarctique ou sur Mars ? Les projets sont déjà calés dans les starting-blocks.

Vous trouverez des informations complètes et plus détaillées sur le sujet dans l'article Impression 3D d’éléments de construction en béton.

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