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La plus haute tour imprimée en 3D du monde, lueur d'espoir d'un village suisse en quête d'habitants

La plus haute tour imprimée en 3D du monde, lueur d'espoir d'un village suisse en quête d'habitants

Dans les projections numériques, la tour blanche de Mulegns semble tout droit sortie d'un film de science-fiction.

Entourée par les sommets enneigés des Alpes suisses, la tour d'ivoire ondulée s'élève d'une vallée comme un arbre ancien, suffisamment solide pour résister aux hivers froids et aux vents puissants qui caractérisent le col de la montagne.

Une projection en 3D montre le Tor Alva s'élevant du col du Julier à la tombée de la nuit
Une projection en 3D montre le Tor Alva s'élevant du col du Julier à la tombée de la nuit - Hansmeyer/Dillenburger

À la fois salle de concert, installation artistique et monument, cette construction abstraite de 30 mètres de haut deviendra la plus haute structure imprimée en 3D du monde une fois achevée, ce qui est prévu pour le mois de juin.

Le projet "Tor Alva" a été lancé il y a trois ans pour redonner vie aux villages en déclin du col du Julier, qui était autrefois un important point de transit entre l'Europe du Nord et l'Europe du Sud.

La population de Mulegns, le village où est installée la tour, a considérablement chuté depuis le pic d'activité atteint au milieu du XIXe siècle. Aujourd'hui, il n'y a plus qu'une quinzaine de personnes qui y vivent, et de nombreux bâtiments sont abandonnés et vides.

La Nova Fundaziun Origen, la fondation culturelle de la région, a proposé qu'une merveille architecturale comme "Tor Alva" puisse détenir le secret de la renaissance de la région, en incitant les gens à s'arrêter pour la visiter, à assister à un spectacle et peut-être même à y passer quelques nuits.

Une projection en 3D montre le Tor Alva s'élevant du col du Julier à la tombée de la nuit
Une projection en 3D montre le Tor Alva s'élevant du col du Julier à la tombée de la nuit - Hansmeyer/Dillenburger

Un travail d'équipe créatif

Exploit de la construction moderne, "Tor Alva" est le fruit d'années de travail et de collaboration entre des dizaines d'ingénieurs, de spécialistes des matériaux et de chercheurs.

La tour est faite de béton imprimé en 3D à l'aide d'un procédé d'extrusion mis au point par le Département de la technique du bâtiment (DBT) de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH).

La Tor Alva est faite de béton blanc, imprimé en 3D à l'aide d'un procédé d'extrusion mis au point par l'ETH Zurich
La Tor Alva est faite de béton blanc, imprimé en 3D à l'aide d'un procédé d'extrusion mis au point par l'ETH Zurich - Ana Anton

Elle a été conçue par les architectes Michael Hansmeyer et Benjamin Dillenburger, tous deux pionniers de la conception informatique et de la fabrication numérique.

Bien que l'impression 3D du béton existe depuis des années, c'est la première fois que le processus permet d'intégrer des barres d'armature en acier, ce qui confère à la structure la stabilité nécessaire pour tenir debout, selon Michael Hansmeyer.

_"_Jusqu'à présent, il n'y avait jamais eu de barres d'armature intégrées dans le béton", affirme Michael Hansmeyer à Euronews Culture. "Nous avons pu intégrer pour la première fois des armatures dans ce processus d'extrusion du béton, ce qui nous permet de construire très, très haut", ajoute-t-il.

Le bâtiment est constitué de 32 colonnes préfabriquées, qui peuvent facilement être imprimées et assemblées sur place. Il comporte cinq niveaux, qui deviennent plus lumineux et plus aérés au fur et à mesure que l'on monte l'escalier en colimaçon, pour atteindre la salle de spectacle en forme de dôme tout en haut.

La structure de 30 mètres de haut est composée de 32 colonnes en forme de Y, avec cinq niveaux reliés par un escalier central en colimaçon
La structure de 30 mètres de haut est composée de 32 colonnes en forme de Y, avec cinq niveaux reliés par un escalier central en colimaçon - Hansmeyer/Dillenburger
L'espace de représentation situé au dernier étage de la tour peut accueillir 45 visiteurs et offre une vue panoramique et un plafond voûté
L'espace de représentation situé au dernier étage de la tour peut accueillir 45 visiteurs et offre une vue panoramique et un plafond voûté - Hansmeyer/Dillenburger

La salle de spectacle pourra accueillir 45 visiteurs et offre une vue panoramique sur les montagnes environnantes. La façade de la tour sera dotée d'une membrane translucide amovible pour protéger les visiteurs du froid hivernal.

Début février, le processus d'impression des huit premières colonnes, qui constitueront l'étage inférieur du bâtiment, a commencé. Il faudra au total 900 heures pour que tous les éléments soient imprimés en 3D.

L'impression des huit premières colonnes a commencé le 1er février. Au total, il faudra 900 heures d'impression 3D pour que la tour soit achevée
L'impression des huit premières colonnes a commencé le 1er février. Au total, il faudra 900 heures d'impression 3D pour que la tour soit achevée - R. Masallam
La technologie de l'impression 3D permet d'obtenir des formes plus fluides que les méthodes de construction traditionnelles
La technologie de l'impression 3D permet d'obtenir des formes plus fluides que les méthodes de construction traditionnelles - Hansmeyer/Dillenburger

Nouvelles libertés, nouveaux défis

Cette nouvelle façon de construire s'accompagne d'une foule de nouvelles libertés en matière de conception, ainsi que de défis uniques en matière d'intégrité structurelle.

La forme de la "Tor Alva", avec ses colonnes ramifiées et sa surface en forme de vague, n'aurait jamais pu être réalisée avec les méthodes de construction traditionnelles, indique Michael Hansmeyer.

"Au cours des 100 dernières années, l'architecture s'est beaucoup occupée de formes standardisées, qui ont généralement été tendues à des angles de 90 degrés, avec des surfaces qui ne sont pas articulées mais plutôt plates", explique Michael Hansmeyer. "En utilisant cette technique d'impression 3D, nous pouvons réintroduire un ornement ou des courbes non standardisées sans frais, car le robot ne se soucie pas vraiment de savoir s'il imprime une ligne droite ou un ornement".

"Pour nous, architectes, cette liberté de conception est très excitante", ajoute-t-il.

Chaque colonne possède son propre motif de surface et ses propres ornements, un exemple de la capacité de l'impression 3D à transformer les bâtiments
Chaque colonne possède son propre motif de surface et ses propres ornements, un exemple de la capacité de l'impression 3D à transformer les bâtiments - Hansmeyer/Dillenburger
Un test d'éclairage est effectué sur les huit premiers poteaux de la Tor Alva en Suisse
Un test d'éclairage est effectué sur les huit premiers poteaux de la Tor Alva en Suisse - Hansmeyer/Dillenburger

Chaque colonne de la tour sera unique, avec sa propre structure de surface et sa couche ornementale agissant comme une empreinte digitale. D'une certaine manière, selon Michael Hansmeyer, la technologie moderne peut en fait ramener un certain aspect artisanal dans la construction, qui a été le plus souvent absent des constructions contemporaines.

"C'est un peu comme si l'on remontait le temps avant l'industrialisation, la production de masse et la production à la chaîne, et que l'on revenait à une époque où la production était plus artisanale", confie-t-il.

Mais la conception a également été guidée par des contraintes techniques, ajoute Michael Hansmeyer. La tour a d'abord été dessinée avec des colonnes verticales, qui ont été remplacées par les colonnes actuelles en forme de Y, après que les chercheurs ont constaté qu'elles pouvaient mieux résister aux charges provoquées par les vents et les activités.

Une construction plus écologique

Un autre avantage de l'impression 3D du béton est que les structures ont un impact moindre sur l'environnement, selon Michael Hansmeyer.

Traditionnellement, la construction de structures en béton nécessite un coffrage, c'est-à-dire des cadres utilisés pour donner sa forme au béton coulé. Les structures en béton sont également constituées de blocs ou de colonnes solides, une contrainte technique qui permet de préserver la solidité structurelle du bâtiment.

Projection en 3D du deuxième niveau de Tor Alva, avec l'escalier en colimaçon au centre
Projection en 3D du deuxième niveau de Tor Alva, avec l'escalier en colimaçon au centre - Hansmeyer/Dillenburger

L'impression 3D offre une alternative unique et plus minimaliste : le coffrage n'est plus nécessaire, ce qui permet d'économiser des matériaux, et la quantité de béton nécessaire pour construire une structure solide est réduite, car les robots utilisés pour l'impression 3D ne peuvent imprimer que l'enveloppe extérieure du bâtiment.

Le problème de la fin de vie du bâtiment, qui est l'un des aspects les plus polluants de l'industrie du bâtiment, est également résolu par le fait que la structure est facilement démontable.

Les colonnes du niveau 1 de la Tor Alva sont imprimées en 3D
Les colonnes du niveau 1 de la Tor Alva sont imprimées en 3D - Hansmeyer/Dillenburger

"Cette tour est construite de manière modulaire et les éléments sont simplement vissés les uns aux autres", explique Michael Hansmeyer. "Nous pouvons donc dévisser les différentes parties et démonter la tour pour lui donner une seconde utilisation ou une seconde vie, soit en tant que tour ailleurs, soit pour intégrer les composants dans un autre projet à l'avenir".

La Tor Alva se dressera à Mulegns de juin 2024 jusqu'à ce qu'elle soit démontée en 2029, après quoi elle poursuivra son voyage dans un autre environnement.