Au MIT, le Self-Assembly Lab de Skylar Tibbits active les matériaux

Par Zach Mortice
- 28 Mar 2016 - 8 min De Lecture
Sculpture Rock Print. Gramazio Kohler Research, ETH Zurich + Self-Assembly Lab, MIT

Ce n’est pas difficile de traduire un bâtiment réel en données pures. Aujourd’hui, les outils de suivi et les logiciels peuvent mesurer la consommation d’énergie et son efficacité électron par électron, contrôler les modes de circulation et anticiper la manière dont la météo influence le climat intérieur.

Voilà une révolution des logiciels qui a révolutionné le matériel informatique : des systèmes de construction dynamiques capables de réagir à ces volumes de données. Toutefois, pour Skylar Tibbits, directeur du Self-Assembly Lab (littéralement, « Laboratoire d’auto-assemblage ») du Massachusetts Institute of Technology, ce n’est pas suffisant. « Nous dépassons la révolution des logiciels et du matériel informatique pour atteindre celle des matériaux, dit-il. »

Au sein du Self-Assembly Lab, le chercheur étudie la manière dont les matériaux neufs ou recyclés peuvent être utilisés de façons différentes et inattendues, repoussant ainsi les limites de la polyvalence et de la robustesse des éléments constructifs. Il élabore également des matériaux dont les propriétés programmées réagissent et évoluent au sein de leur propre géométrie : des articulations qui se courbent d’elles-mêmes, des meubles qui s’emboîtent spontanément et des tissus qui s’enroulent pour créer de nouvelles formes. Certains composants sont capables de faire pivoter n’importe quel élément pour qu’un écran remonte dès que le soleil disparaît derrière un nuage : un capteur de lumière, un programme pour prendre la décision et des mécanismes de rotation de l’écran.

mit self-assembly lab
Skylar Tibbits

Côté matières premières, l’ingéniosité de Skylar Tibbit était à l’honneur à la Biennale d’architecture de Chicago qui s’est achevée en janvier. Sa collaboration avec Gramazio Kohler Research (GKR), pour leur pièce Rock Print, a donné naissance à un monolithe sculptural de 4 mètres de haut, reposant sur trois pieds, soit un empilement de cailloux gris semblables à des pierres ponces, retenus miraculeusement par une ficelle. Cette œuvre s’est fait remarquer : elle était l’une des rares à exploiter les propriétés des nouveaux matériaux et de la fabrication architecturale.

Son matériau, le Misapor, est un gravier en mousse dérivé de la fabrication du verre. Sa texture rugueuse, telle une pierre de lave, et sa légèreté créent une expérience riche et tactile.

À la Biennale, la vidéo documentant la construction de Rock Print était loin de faire la lumière sur le mystère de sa fabrication : comment un tel golem, constitué de quelques bouts de ficelle retenant des pierres en vrac aussi légères, pouvait-il tenir debout ?

On y voit un bras de robot guidé par des algorithmes disposer des boucles de ficelle. Des seaux de Misapor y sont ensuite déversés. Des parois retiennent les pierres le temps de poursuivre l’empilement des ficelles et du Misapor. Puis les installateurs retirent les parois et donnent des coups dans la sculpture jusqu’à ce que ne reste debout que ce qui est compacté à l’intérieur du cadre de ficelle. C’est une violation magique de notre perception des lois physiques au sens le plus basique du terme.

Pour reprendre les explications de Skylar Tibbits, il existe deux principes physiques qui lient Rock Print : le premier est un élément fondamental de l’architecture, et l’autre est plus mal compris. Le « blocage » a lieu lorsque des liquides (ou de plus petits solides en grains, tels que des cailloux) sont forcés dans un récipient dense et commencent à se comporter comme un solide plus grand. « Le café emballé sous vide en est un parfait exemple, explique-t-il. Le paquet ressemble à une brique. » Mais pour que le blocage se produise, il faut une membrane et du vide pour transformer les liquides en solides, ce que le chercheur souhaitait éviter.

MIT self-assembly lab
Gros plan de Rock Print. Avec l’aimable autorisation de Gramazio Kohler Research, ETH Zurich + Self-Assembly Lab, MIT

Avec une équipe de GKR, il s’est alors tourné vers l’une des énigmes physiques les plus anciennes que l’architecture doit résoudre : l’équilibre entre tension et compression. Les pierres compressées se bloquent solidement lorsque leurs arêtes sont soumises à la friction ; à mesure que la compression qu’elles subissent augmente, le monolithe grandit. La ficelle définit les bords extérieurs de la sculpture, maîtrisant ainsi la tension et la tendance des pierres à former un renflement vers l’extérieur causée par l’augmentation de la masse.

Le résultat du processus est un produit robuste. Skylar Tibbits confie même avoir trouvé un moyen pour placer ces matériaux en porte-à-faux ; selon Jan Willmann de GKR, un prototype à l’échelle 1/2 a supporté un poids de 1,5 tonne.

En architecture, les utilisations pratiques de ce système de pierres + ficelle sont multiples. Le directeur du Self-Assembling Lab le voit comme une forme de « béton modulable », un matériau de construction robuste qui « guérit » immédiatement, ne nécessite ni façonnage ni moulage, et qui de plus est totalement recyclable. Tout porte à croire qu’il est beaucoup plus respectueux de l’environnement que le béton classique. Par exemple, casser et ramasser des pierres, ainsi que de la ficelle consommerait beaucoup moins d’énergie que d’alimenter des robots dévoreurs de béton qui le désintègrent à l’aide de jets d’eau ultra-puissants.

L’équilibre élégant des propriétés matérielles de Rock Print est à vrai dire moins compliqué que les initiatives « d’impression 4-D » du Self-Assembly Lab. Skylar Tibbits, à l’instar d’Eisenstein, considère le temps comme la quatrième dimension, ce qui explique pourquoi la majeure partie du travail de son laboratoire est axé sur l’impression de matériaux qui se meuvent et évoluent au fil du temps en fonction de stimuli extérieurs : une augmentation de chaleur, d’humidité, de bruit, voire l’énergie cinétique aléatoire.

Le stimulus est ensuite canalisé à travers la géométrie programmée de chaque objet qui détermine comment il bouge et réagit. « Nous l’envisageons un peu comme du Braille, explique le chercheur du MIT. Lorsque vos doigts lisent du Braille, l’information est traduite géométriquement. Ce qui nous intéresse, c’est d’intégrer les capacités de l’informatique ou de la robotique électromécanique, à savoir la détection, la mise en marche, la logique, aux matériaux eux-mêmes. »

Parmi les exemples figurent notamment un meuble qui, grâce à des fixations magnétiques, se monte de lui-même à mesure qu’il tourne dans une grande chambre ovoïde, et des bandes de matériau, unidimensionnelles et imprimées, composées d’articulations qui, une fois dans l’eau, s’étendent ou se contractent pour former un cube en 3D ou du texte en 2D portant l’inscription « MIT ». Dans chaque cas, ce sont des systèmes dynamiques et réactifs qui effectuent des tâches à la manière de robots, et ce, sans avoir recours à la moindre source d’énergie extérieure.

Skylar Tibbits a collaboré avec Autodesk au développement de logiciels assistant la programmation de la géométrie des matériaux d’auto-assemblage. « Si nous cessons d’envisager la programmation dans le seul cadre de la mécanique et de l’informatique, les matériaux et la matière même seront à notre portée, déclare-t-il. Ce sera un nouveau défi d’utiliser des outils de conception totalement différents, tant numériques que physiques. »

Architecte de formation, Skylar Tibbits a découvert l’auto-assemblage à la suite de nuits longues, nombreuses et douloureuses pour son dos, passées à réaliser des installations architecturales. Son labo est toutefois furieusement multidisciplinaire. Des chaussures et des chemises qui s’adaptent à votre corps sont à l’étude, et il n’est pas difficile d’imaginer d’autres applications de l’auto-assemblage pour la médecine, tel qu’un stent capable de se mettre en place de lui-même.

Cette approche très large et pluridisciplinaire souligne les implications les plus profondes des travaux de recherche du laboratoire : l’idée que la réactivité dynamique, l’interactivité et le mouvement peuvent être intégrés à tout, quelle que soit la discipline de conception.

Pour Skylar Tibbits, il ne s’agit pas d’imiter bêtement les systèmes biologiques et de les appliquer à l’architecture et au design. Toutefois, il a remarqué que dans la nature, l’interactivité dynamique est la règle, et non pas l’exception. Dans certains domaines néanmoins, l’architecture s’est totalement approprié ses idées : une version augmentée de son projet Self-Assembly Line, par exemple, voit les éléments d’une étagère murale rebondir et s’enclencher les uns dans les autres, à l’intérieur d’une bétonnière, produisant une étagère prête à être fixée, sous la seule influence de leur énergie cinétique aléatoire. Des bâtiments se tournent automatiquement vers le soleil, captant assez d’énergie rayonnante pour maintenir leur température intérieure à 20 °C. Des éléments structurels s’emboîtent tout seuls pour former des treillis courbes sur mesure au seul contact de l’eau ou d’une variation de chaleur.

Comme le remarque Skylar Tibbits : « Dans un sens, c’est totalement radical, et dans un autre, c’est totalement normal. Tout ce qui nous entoure, y compris nous-mêmes, est extrêmement actif. Nos corps réagissent de nombreuses manières aux variations de température, au niveau d’humidité, à la lumière du soleil et au mouvement. Nous frissonnons quand nous avons froid. Tout est actif, sauf ce qui est fabriqué par l’homme. Il n’y a donc aucune raison pour que tous les objets ne soient pas eux aussi actifs. »

Sur le même sujet…

Accès validé !

Merci!

Découvrez le « Future of Making »

Abonnez-vous à notre newsletter