Introduction à la conception numérique.

École d’architecture
Université Laval
ARC-2008 (22553)
Plan de cours
Hiver 2015
Introduction à la conception numérique.
Professeur : Samuel Bernier-Lavigne
3crédits
Mercredi 12h30 à 15h30
SEM-2117
« [...] nous pouvons envisager des systèmes de deuxième génération dans lesquels les objets ne sont plus dessinés,
mais calculés. [...] Au lieu des compositions de primitives ou des profils simples, nous aurons des surfaces à courbure
variable et des volumes quelconques. Visualisée sur l’écran, la variation des paramètres de ces surfaces et de ces
volumes génère une séquence vidéo, dont chaque arrêt sur image peut donner lieu à la production d’un objet.
Ensuite ces systèmes de deuxième génération jettent les bases d’un mode de production non-standard. En effet
l’écriture automatique des programmes d’usinage permet de fabriquer une forme différente pour chaque exemplaire
d’une même série. On produit alors industriellement des objets uniques. »
Bernard Cache, Terre meuble
Description générale du cours
Ce cours propose une introduction aux logiques de la conception numérique, par la présentation de ses
principales théories, techniques et projets. Dans un premier temps, les architectes du numérique et leurs
œuvres majeures seront situés dans le contexte contemporain. Ensuite, l’apprentissage des outils de
modélisation 3D permettra à l’étudiant d’approcher concrètement les différentes méthodes de conception et
de fabrication numérique, en plus de comprendre les transformations fondamentales qu’elles entraînent sur
le projet. Finalement, une analyse approfondie de ces nouvelles données servira à anticiper l’architecture
numérique à venir.
Les objectifs généraux du cours
•
•
•
•
Comprendre la relation entre l’architecture et les outils numériques de conception / fabrication.
Comprendre les implications du numérique sur le processus de conception architectural.
Connaitre les principales techniques de modélisation explicite, paramétrique et associative
applicables à la conception architecturale.
Comprendre les processus génératifs et les techniques de fabrication numérique comme autant
de médium de conception architecturale.
Les apprentissages spécifiques du cours
•
•
L’histoire du numérique en architecture.
Les théories du numérique et de l’architecture contemporaine.
1
•
•
•
Les techniques de modélisation explicites; en surface NURBS dans Rhinoceros 3d, et par
maillage polygonal dans Autodesk MAYA.
Les techniques de modélisation paramétrique et associative; avec Grasshopper.
Les techniques de fabrication numérique; 2 axes, découpe laser, 3 axes et impression 3d.
Déroulement des cours
La majorité des cours de 3h sera divisé en 2 parties approximativement égales. Cela permettra, en premier
lieu, le développement d’une thèse théorique, appuyé par de nombreux exemples et explications, pour
ensuite mettre en pratique cette thèse, par le biais de tutoriels informatiques.
Première partie :
• Exposé théorique sur les différentes approches numériques à l’architecture.
• Démonstration de l’approche en question par la présentation d’une série de projets.
Deuxième partie :
• Tutoriels sur un des logiciels (Rhinoceros 3d, Grasshopper, Autodesk Maya, Autodesk
1,2,3D make), appliquant les notions développées en première moitié du cours.
• Laboratoire assisté et réponse aux questions.
Certaines exceptions seront faites durant de la session, alors que le cours sera totalement consacré à une
série de tutoriels ou alors à la présentation des travaux étudiants en classe.
Évaluation
Les étudiants seront, entre autres, évalués sur leur participation active au cours, sur la qualité de leur
réflexion ainsi que la clarté et la qualité de leurs interventions. L’évaluation des apprentissages du cours
suit la répartition des activités suivantes (notation voir en annexe):
1. Carnet de croquis numérique (comprends le 10% de participation / originalité) : 25%
2. Concours intramuros d’architecture numérique papier: 35%
3. On an island in the sun: 40%
Description des travaux
1 - Carnet de croquis numérique.
Travail individuel
25 % (basé sur la qualité des dessins, en plus de la participation, l’effort, l’originalité, la profondeur de la
recherche, le risque et l’avancement dans la réflexion et la représentation).
Cet exercice sera le fil conducteur des apprentissages, tout au long de la session. Il vise à explorer les
différents liens entre la représentation, la conception architecturale et l’outil numérique. À partir de la
deuxième semaine, l’étudiant devra remettre, au début du cours, un dessin numérique imprimé sur une
feuille de format lettre horizontal (11 x 8,5). Celui-ci devra représenter une extrapolation personnelle d’un
des tutoriels présentés au cours précédent. Ainsi l’étudiant devra apprendre à s’exprimer, à travers
l’utilisation de l’outil numérique, dans l’environnement de création sans contrainte que représente le carnet
2
de croquis. Les 100 dessins les plus expressifs et convaincants seront sélectionnés pour une exposition à
l’école d’architecture à la fin de la session.
Remise : Tous les débuts de cours, à partir de la deuxième semaine.
Format : Feuille de format lettre horizontal (11 x 8,5). Le dessin doit être identifié, dans le coin inférieur
droit, par un titre, votre prénom et votre nom.
Source : FreelandBuck / Andrew Heumann / Variable Projects.
2 – Concours intramuros d’architecture numérique papier.
Travail d’équipe (3 ou 4 personnes)
35 %
Ce projet se veut être une introduction à la conception numérique par le biais d’un concours amical
intramuros d’architecture numérique papier. Le thème de cette année est la «Spatialité du numérique». Il
sera donc à vous de développer une réflexion et un projet sur ce thème en utilisant les outils numériques
explorés en cours. Que représente la spatialité du numérique, en quoi un espace peut-il être numérique,
comment le processus de conception numérique peut-il aider à créer un espace spécifique… Voici
quelques questions pour stimuler un début de réflexion.
Le projet devra, évidemment, être modélisé sur Rhinoceros 3d ou Autodesk Maya, puis être préparé pour la
fabrication numérique dans Rhino, Autodesk 123D Make ou Pepakura. Le projet devra être réalisé en
papier / carton blanc aux épaisseurs variables selon la mise en forme du concept et de la technique de
fabrication choisie (papier plier, carton empilé, gaufrage, etc.). Chaque équipe aura 10 minutes pour
présenter son projet devant un jury silencieux, qui déterminera les grands gagnants du concours.
Thème : Spatialité du numérique
Contraintes de modélisation : Le projet doit être modélisé dans Rhino et/ou Maya.
Le projet doit être préparé pour la fabrication numérique dans Rhino,
Autodesk 123D Make ou Pepakura.
Contraintes techniques: La maquette doit équivaloir à un volume de +/- 25cm3 (et ce peut importe la
répartition du volume (boîte / horizontal / vertical)).
Échelle : celle qui supportera le mieux votre concept.
Réalisation : papier / carton blanc (épaisseur relative à la technique de fabrication)
3
Documents à remettre : Maquette en carton blanc.
Planche A1, comprenant : perspective / axonométrie / plan / détail / texte.
Planche expliquant le processus de modélisation et de fabrication.
Un modèle sera fourni pour les planches (afin d’uniformiser le tout pour
l’exposition).
Remise, présentation et jury : Mercredi 25 février
Source : Bryan Reitter / Noriko Ambe / Richard Sweeney.
3 – On an island in the sun.
Travail d’équipe (3 ou 4 personnes)
40 %
« On an island in the sun
We'll be playing and having fun
And it makes me feel so fine
I can't control my brain » - Weezer
Le deuxième projet sera un objet architectural numérique se trouvant à l’intersection de la microarchitecture et du macro-objet. Le programme précis devra être déterminé par chacune des équipes ; il
pourra par exemple être un refuge, une toiture, un méga-mobilier, une structure de jeu, un pavillon, une
ruine contemporaine, pour ne nommer que ces possibilités. Le projet devra être modélisé dans Rhinoceros
3d ou Autodesk Maya et certains aspects du projet devront démontrer une logique paramétrique.
Chaque équipe recevra une île générique par le professeur, afin d’accueillir cet objet architectural. Ainsi les
étudiants devront concevoir un contexte topographique, à l’intérieur des limites de l’île, et développer une
forte relation entre le projet et son site. L’île devra être réalisé à l’aide de la fraiseuse 3 axes, la matière
utilisée sera le polystyrène expansé ou extrudé (à confirmer), alors que l’objet architectural pourra être
fabriqué sur l’ensemble des machines du FABLAB.
Contraintes de modélisation : Le projet doit être modélisé dans Rhino + Grasshopper, et/ou Maya, et
démontrer une logique paramétrique.
Le projet doit démontrer une forte relation avec son île.
4
Contraintes techniques: La maquette de l’île doit être réalisée à la fraiseuse 3axes.
La maquette de l’objet architectural peut-être réalisé sur l’ensemble des machines.
Échelle : celle qui supportera le mieux votre concept.
Documents à remettre : Maquette île + objet architectural.
Planche A0, comprenant : perspective / axonométrie / plan / détail / texte.
Planche expliquant le processus de modélisation et de fabrication.
Un modèle sera fourni pour les planches (afin d’uniformiser le tout pour
l’exposition).
Remise, présentation et jury : Mercredi 22 avril
Source : Aleksandrina Rizova/ Bureau Spectacular / Herzog DeMeuron / AA Landscape Urbanism.
Échelle de notation
Correspondance des notes numériques et alphanumériques
Valeur numérique
d’une lettre
A+
A
A-
4,33
4,00
3,67
B+
B
BC+
C
CD+
D
3,33
3,00
2,67
2,33
2,00
1,67
1,33
1,00
E
0,00
Écart admissible pour
convertir
une valeur numérique en lettre
91,67 à
4,17 à 4,33
100,00 88,34
3,84 à 4,16
à 91,66
3,50 à 3,83
85,00 à 88,33
3,17 à 3,49 81,67 à 84,99
2,84 à 3,16 78,34 à 81,66
2,50 à 2,83 75,00 à 78,33
2,17 à 2,49 71,67 à 74,99
1,84 à 2,16 68,34 à 71,66
1,50 à 1,83 65,00 à 68,33
1,17 à 1,49 61,67 à 64,99
1,00 à 1,16 60,00 à 61,66
Signification du résultat
Travail qui témoigne de l’atteinte
convaincante de l’ensemble des objectifs
visés.
Travail qui rencontre très bien la majorité
des objectifs visés.
Travail satisfaisant mais qui comporte des
lacunes importantes à l’égard de certains
des objectifs visés.
Travail qui rencontre tout juste les objectifs
visés.
Travail insuffisant qui ne rencontre pas les
moins de 1,00 00,00 à 59,99
objectifs visés.
5
Calendrier
Cours
Théorie
Pratique
Semaine 1
Les débuts du numérique en
Introduction à Rhinoceros 3d - partie 1
architecture
Mercredi 14 janvier
Semaine 2
Architecture non-standard
Introduction à Rhinoceros 3d - partie 2
Mercredi 21 janvier
Semaine 3
Conception par animation et champ de Fonctions avancées dans Rhinoceros
force
3d
Mercredi 28 janvier
Semaine 4
La modélisation par maillage polygonale : Introduction à Maya
Mercredi 4 février
Semaine 5
Fabrication numérique
Tutoriels de fabrication numérique.
Mercredi 11 février
Semaine 6
Architecture et information: vers une
Introduction à Grasshopper
architecture paramétrique
Mercredi 18 février
Semaine 7
Présentation concours architecture numérique de papier
Mercredi 25 février
Semaine de lecture
Semaine de lecture
Mercredi 4 mars
Semaine 9
Surfaces paramétriques
Grasshopper : surfaces et tesselations
Mercredi 11 mars
Semaine 10
Géométries paramétriques et
Grasshopper : gestion des listes
mathématiques
Mercredi 18 mars
Semaine 11
Architecture morphogénétique
Grasshopper : attracteurs
Mercredi 25 mars
Semaine 12
Architecture algorithmique: génératif et
Grasshopper : processus génératif
génétique
Mercredi 1 avril
Semaine 13
Diagramme paramétrique et nouvelles
Grasshopper: Human et Maxwell render
représentations
Mercredi 8 avril
Semaine 14
Dépannage personnel et demandes
L'impression 3d et l'avenir du numérique
spéciales
Mercredi 15 avril
Semaine 15
Présentation On an island in the sun
Mercredi 22 avril
Politique de remise des travaux
L’évaluation tient compte de la qualité de l’expression orale et écrite. Les fautes sont sanctionnées par une
dévaluation pouvant aller jusqu’à une note complète (de A à B, par exemple). Les travaux qui
comporteraient des déficiences majeures, du point de vue de la structure des idées, de l’argumentation, de
l’orthographe ou de la syntaxe, devront être réécrits avant d’être effectivement évalués : ils seront
systématiquement dévalués d’une note complète.
6
Les travaux doivent être remis aux dates et heures prévues au calendrier. Un travail pratique remis en
retard, sans justification et sans entente préalable avec le professeur, sera pénalisé d’un échelon de
notation (de A- à B+, par exemple) par jour (ouvrable et non ouvrable) de retard.
Le plagiat est considéré comme une faute grave. Le Règlement des études de l’Université Laval contient
des dispositions à cet : www.ulaval.ca/sg/reg/Reglements/ Reglement_disciplinaire.pdf.
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental
Les étudiants qui ont une lettre d’Attestation d’accommodations scolaires obtenue auprès d’un conseiller du
secteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur
professeur au début de la session afin que des mesures d’accommodation en classe ou lors des
évaluations puissent être mises en place. Ceux qui ont une déficience fonctionnelle ou un handicap, mais
qui n’ont pas cette lettre doivent contacter le secteur ACSESH au 418-656-2880, le plus tôt possible.
Le secteur ACSESH vous recommande fortement de vous prévaloir des services auxquels vous avez droit
afin de pouvoir réussir vos études, sans discrimination ni privilège. Vous trouverez plus de détails sur ces
services à l’adresse suivante :
https://www.aide.ulaval.ca/cms/Accueil/Situations_de_handicap
Pour plus d’informations sur les évaluations, consultez la Procédure de mise en application des
accommodations ayant trait à la passation des examens pour les étudiants ayant une déficience
fonctionnelle :
https://www.aide.ulaval.ca/cms/site/aide/lang/fr/Accueil/Situations_de_handicap/Ressources_enseignants/P
assation_examens
Ressources
Toutes les séances du cours auront lieu à l’amphithéâtre SEM-2117. L’utilisation d’un ordinateur portable,
avec Rhinoceros 3d, Grasshopper, Autodesk Maya, Autodesk 123D Make, Maxwell, etc. d’installés, est
obligatoire pour la seconde moitié des cours, afin de bien suivre le déroulement des exemples pratiques
(tutoriels).
** Richard Picard a gracieusement composé une Machine Virtuelle (VM) comprenant l’ensemble des
logiciels et plug-in nécessaire à la réussite de ce cours; et ce spécialement pour vous. Il sera donc
important de la faire installer avant le premier cours. N’oubliez surtout pas de le remercier!!! **
Plusieurs ouvrages couvrent la matière théorique (voir la bibliographie et plus encore). L’on retrouve aussi
beaucoup de documentation facilitant l’apprentissage de Rhinoceros 3d et Grasshopper sur le web, en
particulier sur le site officiel de Grasshopper (www.grasshopper3d.com) où l’on peut échanger avec la
communauté Grasshopper. L’on retrouve aussi un lien pour le The Grasshopper Primer Third Edition |
Foundations par Studio MODE (http://modelab.is/grasshopper-primer/). Un guide d’initiation à Grasshopper
pour l’architecture paramétrique, par Arturo Tedeschi, est disponible à la salle de lecture. Ces ouvrages
constituent les meilleurs moyens pour apprendre Grasshopper et l’ensemble de ses composantes /
fonction. La lecture en sera donc obligatoire pour tous!
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Rhino
Rhinoceros webinar with Mary Fugier:
Part 1 (http://vimeo.com/16664442 ) / Part 2 ( http://vimeo.com/16697576 ) / Part 3 ( http://vimeo.com/16707257 ) / Part 4 (http://vimeo.com/16741253 ) / Part 5 (
http://vimeo.com/20038669 )
"What's New in Rhino 5" Video Series (http://vimeo.com/album/2128199 )
http://vimeo.com/rhino
http://www.rhino3d.tv
http://fablab-eaul.wix.com/accueil#!tutoriels/c1oer
Grasshopper
Forum
http://www.grasshopper3d.com
Tutoriels
David Rutten's Introduction to Grasshopper Webinar ( http://vimeo.com/28175502 )
http://www.grasshopper3d.com/page/tutorials-1
Jose Sanchez tutorials (http://vimeo.com/album/2265329 )
Plug-ins, codes et exemples
http://www.food4rhino.com
http://www.co-de-it.com/wordpress/code
http://www.andrew.cmu.edu/org/tsunghsw-design/
http://www.i-m-a-d-e.org/fabrication/?cat=1
http://digitalsubstance.wordpress.com/subcode/
http://digitaltoolbox.info
http://toolboxtrier.wordpress.com/downloads/
http://www.evolute.at
http://wiki.bk.tudelft.nl/toi-pedia/Grasshopper
http://tobesch.wordpress.com
http://madeincalifornia.blogspot.ca
http://neoarchaic.net
http://www.parametricmodel.com
http://spacesymmetrystructure.wordpress.com
http://www.giuliopiacentino.com/weaverbird/
http://designreform.net/tag/Grasshopper
http://lab.modecollective.nu
http://morphocode.com
Maya
Maya Learning Channel ( https://www.youtube.com/user/MayaHowTos )
Jose Sanchez tutorials ( http://vimeo.com/album/2265332 )
Fabrication numérique
Fab Lab éaul ( http://fablab-eaul.wix.com/accueil )
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Bibliographie
* = en réserve à la salle de lecture.
Abruzzo, Emily. Ellingsen, Eric & Solomon, Jonathan D. (Eds.). Models. 306090 Books, Volume 11, New York, Princeton Architectural Press, 2007.
Aiello, Carlo. eVolo 6 : Digital and Parametric Architecture. Los Angeles, eVolo, 2014.
Anderson, Chris. Makers, The New Industrial Revolution. New York, Signal, 2012.
Aranda, Benjamin & Lasch, Chris. Tooling. New York, Princeton Architectural Press, 2006.
Ball, Philip. The Self-made Tapestry: Pattern Formation in Nature. Oxford, Oxford University Press, 1999.
Balmond, Cecil & Smith, Jannuzzi. Informal. Berlin, Prestel, 2002.
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Burry, Mark. Scripting Cultures; Architectural Design and Programming. AD Primers, Londres, Wiley, 2011.
Cache, Bernard. Terre meuble. Orléans, Éditions HYX, 1997, (Édition originale anglaise : 1995).
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