PhD opening in 3D printed stone for heritage buildings — ETH Zürich

Description complète

Ouverture du doctorat en pierre imprimée 3D pour bâtiments patrimoniaux

100%, Zurich, durée déterminée

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La Chaire de Digital Building Technologies invite les candidats à un doctorat sur l'impression 3D de la pierre pour la restauration des bâtiments patrimoniaux. Le doctorat repose sur deux lignes de travail étroitement couplées : la mise au point d'un nouveau système d'impression par banc de poudre avec dépôt spatial de matériaux, et son utilisation pour produire des pièces de rechange pour les structures de pierre historiques. Ce doctorat s'inscrit dans le cadre du projet collaboratif de subventions ETH « Impression 3D graduée pour élucider l'échelle de contour des pierres de construction » et sera réalisé en échange étroit avec un deuxième chercheur doctoral à la Chaire de chimie physique des matériaux de construction du Département de génie civil, environnemental et géomatique.

Contexte du projet

La pierre est parmi les matériaux de construction les plus anciens et parmi les moins contrôlables : ses propriétés se trouvent dans la carrière, non conçues. La restauration expose fortement cette limitation. Une pièce de remplacement doit être compatible avec l'original et doit entrer en dialogue avec une structure vieillissante depuis des siècles. Avec des carrières historiques largement épuisées, la sélection et la sculpture des blocs naturels sont insuffisantes sur chacun de ces comptes.

Ce projet poursuit une prémisse différente: que les propriétés matérielles de la pierre peuvent devenir un support de conception. La plate-forme d'impression en poudre développée sur la chaise sépare les agrégats, les liants en poudre et les activateurs liquides, plaçant chacun sous contrôle indépendant pendant la fabrication. La prochaine étape, et le noyau technique de ce doctorat, est de varier ces constituants en une seule pièce. Une alimentation en double poudre et une alimentation en double liquide permettront de classer en continu la composition, la porosité et l'apparence à travers un élément imprimé, transformant un processus de fabrication en un instrument permettant de spécifier le comportement du matériau point par point. La machine et les artefacts qu'elle produit seront développés ensemble, chaque itération informant le suivant.

Le projet est mené conjointement avec un groupe scientifique des matériaux qui étudie les mécanismes de détérioration qui préoccupent particulièrement les grès, dont la recherche dépend d'échantillons imprimés présentant des défauts et des gradients précisément conçus. Les capacités établies à l'échelle du laboratoire sont destinées à être transférées à l'imprimante à l'échelle architecturale de la chaise, où le dépôt classé ouvre un nouvel espace de conception pour les systèmes de façade.

Description du poste

• Vous allez concevoir, construire et commander une imprimante à poudre à l'échelle du laboratoire avec double poudre et double flux liquide, dérivé du système à l'échelle de la chaise et conçu comme un instrument de recherche modulaire, pour être reconfiguré comme le travail imprimé pose de nouvelles questions à la machine
• Vous l'utiliserez pour produire des pièces de rechange en pierre pour des bâtiments patrimoniaux, des éléments qui satisfont aux exigences de compatibilité des pratiques de conservation tout en entreprenant un dialogue avec le tissu historique qu'ils rejoignent
• Vous développerez des stratégies tectoniques pour connecter les pièces imprimées à la structure existante, et étudierez en faisant comment un élément imprimé s'adresse à la surface qu'il rencontre, avec la couleur graduée, la texture, et la veine imprimée parmi les moyens disponibles
• Vos échantillons imprimés serviront en outre à la recherche sur la détérioration de la chaire du partenaire, dont les résultats contribueront à l'élaboration du processus d'impression.
• Vous publierez dans des salles de tête, présents lors de conférences internationales, et contribuerez à l'enseignement par la supervision de projets de semestre et de master

Profil

• Nous recherchons un candidat avec une solide expérience, et idéalement un corps de travail démontré, dans la fabrication numérique, et l'ambition de traiter le comportement matériel comme un sujet de recherche de design
• Vous êtes titulaire d'une maîtrise en architecture, ou dans une discipline étroitement liée, associée à un travail de conception substantiel
• Vous avez une véritable compétence dans l'équipement de fabrication du bâtiment: l'imprimante sera construite et modifiée à plusieurs reprises par