Université de StuttgartetUniversité de FribourgDéveloppé par des chercheurs dePorte solaire imprimée en 4Dreprésente une avancée significative dans la technologie architecturale. Ce système d'ombrage et de façade sensible aux intempéries fonctionne de manière autonome, ajustant sa forme en fonction des conditions environnementales sans avoir besoin d'électricité. Solar Gate améliore la régulation du climat intérieur en imitant les processus naturels, tout en démontrant le potentiel de l'impression 4D dans l'architecture durable.
Le concept de l'impression 4D
L'impression 4D fait référence à des matériaux qui peuvent changer de forme ou de comportement au fil du temps après le processus d'impression initial. Solar Gate utilise des fibres de cellulose biosourcées spécialement conçues qui imitent les propriétés hygromorphes trouvées dans les tissus végétaux, en particulier les fibres de cellulose des pommes de pin. Cette approche innovante met en évidence l’intersection de la technologie et de la nature.
Design et fonctionnalité : inspirés par la nature
Pour les hygromorphes
La conception du Solar Gate a été inspirée par le mouvement naturel des pommes de pin, qui s'ouvrent et se ferment en fonction des niveaux d'humidité. Cette caractéristique hygromorphe permet aux auvents d'absorber l'humidité en cas de forte humidité, ce qui les fait se dilater et s'enrouler. À l’inverse, à faible humidité, les matériaux se rétractent, aplatissant la structure.
Structures à double couche
À l’aide d’une méthode de fabrication informatique, les chercheurs extrudent des fibres de cellulose en structures à deux couches qui imitent les écailles des pommes de pin. Cette conception unique fait partie intégrante de la fonctionnalité du Solar Gate, lui permettant de réagir de manière dynamique aux changements environnementaux.
Tests et mise en œuvre : applications concrètes
Installation de la coque biomimétique livMatS
Les chercheurs ont développé le Solar Gate dans un centre de recherche de l'Université de FribourgCoque biomimétique livMatSIls l'ont installé dans la lucarne orientée au sud. Ce bâtiment,Centre international de contrôle et de prévention des maladies (CDC)etlivMatSIl sert de démonstrateur pour le Pôle d’Excellence, mettant en valeur des solutions architecturales innovantes.
Des tests toute l'année
Solar Gate a été testé dans des conditions météorologiques réelles pendant plus d’un an. Le système s’est avéré efficace pour réguler le climat intérieur en s’ouvrant et en se fermant automatiquement en réponse aux cycles météorologiques saisonniers. Pendant les mois d'hiver, les stores laissent entrer la lumière du soleil pour un chauffage naturel, tandis qu'en été, ils se ferment pour réduire le gain solaire.
Objectifs de la recherche : Solutions architecturales durables
Démontrer les théories de la fabrication additive
La recherche vise à valider deux théories clés : la faisabilité de technologies accessibles et rentables grâce à la fabrication additive et le potentiel de la cellulose comme matériau renouvelable dans la conception architecturale. Les résultats montrent que les pratiques durables peuvent être intégrées à l’architecture moderne.
Applications futures
Les impacts de Solar Gate s’étendent au-delà de son utilisation actuelle, ouvrant la voie à des bâtiments plus réactifs et plus économes en énergie. Les chercheurs envisagent que des technologies similaires pourraient être appliquées dans une variété de contextes architecturaux, améliorant ainsi la durabilité et le confort de l’utilisateur.
Une nouvelle ère dans l'architecture adaptative
Porte solaire imprimée en 4Dapporte une approche transformatrice à la conception architecturale en combinant innovations technologiques et principes naturels. Des chercheurs de l'Université de Stuttgart et de l'Université de Fribourg ont développé un système qui non seulement réagit aux conditions environnementales mais soutient également la durabilité en utilisant des matériaux renouvelables.
Universités participantes
- Université de Stuttgart
Université de Stuttgart|@unistuttgart, - Université de Fribourg
Université de Fribourg|@unifreiburg
Instituts collaborateurs
Le projet implique plusieurs collaborations interdisciplinaires, notamment :
- Institut de conception et de construction informatiques (ICD)
Axé sur le développement de méthodes informatiques pour la conception architecturale. - Institut de technologie des plastiques (IKT)
Spécialisé dans le développement et l'application de matières plastiques. - Pôle d'excellence Conception et construction informatiques intégratives pour l'architecture (IntCDC)
Un effort de recherche collaborative visant à innover dans les processus de conception et de construction. - Groupe de Biomécanique Végétale
Il étudie la mécanique des plantes pour s'inspirer des principes de conception. - Département d'ingénierie des microsystèmes (IMTEK)
Effectue des recherches sur les technologies de micro-ingénierie qui peuvent être intégrées dans des applications architecturales. - Pôle d'excellence Systèmes de Matériaux Vivants, Adaptatifs et Autonomes en Énergie (livMatS)
Capable de s'adapter à son environnement etautonomese concentre sur le développement de matériaux pouvant fonctionner comme
Chercheurs participants
Le projet est dirigé par une équipe diversifiée de chercheurs, dont :
- Tiffany Cheng
- Yasaman Tahouni
- Ekin Sila Sahin
- Kim Ulrich
- Silvia Lajewski
- Christian Bonten
- Dylan Wood
- Jürgen Rühe
- Thomas Speck
- Achim Menges
Ces chercheurs apportent une expertise dans divers domaines, notamment l’architecture, la science des matériaux et l’ingénierie, contribuant à l’approche multiforme du projet.
Photographie
La documentation visuelle de la Porte du Soleil imprimée en 4D a été réalisée par des photographes de renom :
- Conné des Canaux
@conne_van_d_grachten - Roland Halbe
@rolandhalbe https://rolandhalbe.eu/
Porte solaire imprimée en 4DPour des informations détaillées et des mises à jour continues, vous pouvez utiliser la ressource ci-dessous.
Vous pouvez le lire ici.
