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Matières à expérimentation

Axes de recherche 2019-2024

Matières à expérimentation

 

Ce nouvel axe propose d’investir le domaine de la recherche et du développement expérimental (R&D). Ses champs de recherche concernent principalement deux domaines d’innovation, fondamentaux pour l’évolution future de l’architecture et du métier d’architecte : la transition écologique (économie de la matière, matériaux biosourcés, bâtiments passifs, construction décarbonée), et le développement du continuum numérique, de la conception à la fabrication digitales.

Son activité, située dans le domaine de la R&D, est encadrée par la définition communément admise par la communauté scientifique, telle qu’énoncée dans le manuel de Frascati, notamment, « le développement expérimental (fondé sur des connaissances obtenues par la recherche ou l'expérience pratique, est effectué – au moyen de prototypes ou d'installations pilotes – en vue de lancer de nouveaux produits, d'établir de nouveaux procédés ou d'améliorer substantiellement ceux qui existent déjà). » Cette activité de développement expérimental constituera le cœur d’activité de l’axe Matières à Expérimentation et appellera à nouer des partenariats universitaires, notamment dans l’écosystème « sciences et ingénierie » de l’Université de Paris-Saclay, mais aussi avec la COMUE Paris-Seine dans le cadre de l’EUR Humanities, Creation and Heritage.

 

S’appuyer sur une culture de l’expérimentation constructive forte

Cet axe est le prolongement vers la recherche d’une culture de l’expérimentation constructive déjà forte, observable dans les enseignements de la formation initiale, tant en licence qu’en master. Ces enseignements sont l’expression d’une culture existante, créative, mais encore sous-valorisée au niveau du laboratoire de l’école. Ce nouvel axe se donne pour mission de prolonger cette culture de l’expérimentation vers la recherche et ses exigences scientifiques, en distinguant les enseignements qui relèvent de la pédagogie par l’expérimentation (apprendre en faisant), de l’expérimentation en tant qu’outil de recherche (élaborer une expérience pour vérifier une hypothèse).

On citera notamment en cycle licence : en première année, un studio de projet court qui associe outils numériques et réalisation pratique à l’échelle 1 pour construire des structures tridimensionnelles aux géométries complexes; un autre studio de projet court réinterroge les structures gonflables à partir de plastiques biosourcés ; en deuxième année, un studio de projet court interroge les dispositifs constructifs à partir de briques de terre crue de la région parisienne (2017) ou les structures tressées en lames de peuplier déroulé (2018) ; enfin, en troisième année, un studio de projet court questionne à la grande échelle le continuum numérique de la conception à la fabrication digitale.

En cycle master, l’atelier de projet long SocialMachine s’inscrit dans la communauté des Makers et DIY pour réinterroger les processus industriels de fabrication grâce à la production d’artefacts à la frontière du design et de l’architecture. En 2017-2018, l’atelier de projet long Cuirs&Peaux a investi le champ des architectures gonflables à partir d’enveloppes en cuir, associant recherche en géométrie constructive numérique et savoir-faire artisanal de bottier. Depuis 2016, le groupe de mémoire Ressources et technologies permet à des étudiants de développer leur mémoire sous forme d’expérimentation et de prototypes construits avec une exigence d’évaluation scientifique des résultats. Enfin, l’ENSAV a accueilli, en 2017, le colloque international Design Modeling Symposium, qui a réuni l’excellence universitaire internationale en matière de conception et de fabrication paramétrique, autour du thème Humanizing Digital Reality.

 

Une synergie avec le FabLab de l’ENSAV et le concept d’objets expérimentaux partagés

Notre constat est que la traditionnelle séparation des savoirs, en France, entre les architectes et les ingénieurs, fabrique des coupures épistémologiques artificielles qu’on rencontre moins dans les autres pays occidentaux. En effet, la grande majorité des écoles d’architecture en Europe et dans le monde sont intégrées sous forme de départements à des universités à dominante technologique. Les études d’architecture en France ont, en conséquence, moins de relations aux sciences et techniques, mais cependant une forte culture du projet. À l’opposé, les écoles d’ingénieurs françaises, dont le niveau théorique est excellent, souffrent d’un manque de culture du design au sens anglo-saxon du terme. Dès lors, les recherches menées par ces dernières restent souvent à l’intérieur des limites de leurs disciplines.

Ce nouvel axe fait sens au regard du projet d’aménagement d’un FabLab à l’école en 2019. Il disposera alors d’un outil spacieux, situé dans l’aile de la Maréchalerie. Cette nouvelle structure au service de la pédagogie et de la recherche sera encadrée par un professionnel en cours de recrutement. La qualité de son équipement en outils numériques de prototypage rapide permettra de mener à bien des recherches expérimentales et développer des prototypes de dispositifs constructifs innovants. Réciproquement, l’axe apportera au FabLab un ancrage dans la recherche. La Grande Nef de l’école de Versailles complète ce dispositif pour accueillir les expérimentations à grande échelle. L’association du FabLab et de la Grande Nef, avec ses extensions extérieures (Cour du Quatorze et Cour des Fontaines), constitue un ensemble de type « Grands Ateliers » au service du développement de l’expérimentation constructive à l’ENSAV.

Nous souhaitons saisir l’opportunité de la culture du projet des écoles d’architecture pour devenir le support d’expérimentations scientifiques et techniques en situation complexe (étymologiquement « ce qui est tissé ensemble »). En effet, les connaissances formulées à l’intérieur de chaque discipline scientifique concernée par l’acte de bâtir (sciences des matériaux, génie thermique, mécanique, etc.) n’apporte qu’une compréhension incomplète des phénomènes observables dans l’édifice assemblé. Les récents retours d’expérience insatisfaisants des édifices « basse consommation » en témoignent.

Autour du FabLab de l’ENSAV, ce nouvel axe propose de développer des prototypes et des installations pilotes dont les problématiques sont partagées entre les différents champs de connaissances de l’architecture, de l’ingénierie et des sciences, en développant des objets expérimentaux pluridisciplinaires. Cette configuration permettrait à l’ENSAV de répondre concrètement aux sollicitations qu’elle reçoit de la part de grandes écoles telles que l’ENS-Saclay, ou d’écoles d’ingénieurs comme l’ENSEA ou l’ECAM-EPMI, membres de l’université Paris-Seine.

 

Relier la recherche au cycle master pour nouer des liens entre pédagogie et recherche

En s’appuyant sur sa culture expérimentale et créative, les enseignants-chercheurs de l’axe Matières à Expérimentation ancreraient la recherche dans le cycle master, en favorisant les échanges réciproques entre pédagogie et recherche, pour améliorer la visibilité et l’attractivité du troisième cycle. Le master serait le lieu de recherches exploratoires ouvertes aux démarches originales. Il serait aussi un temps de formulation d’hypothèses, dont les plus intéressantes pourraient être développées en troisième cycle, sous forme de doctorat. Réciproquement, la recherche devrait aussi soumettre ses questions aux capacités d’expérimentation du master.

Plusieurs actions concrètes sont en cours : une recherche exploratoire sur les pratiques existantes similaires dans les ENSA françaises et dans les universités européennes, afin d’aider l’axe à définir son positionnement stratégique. Elle a notamment fait apparaitre la question des matériaux biosourcés comme un enjeu de taille pour la transition écologique ; la constitution d’un groupe de mémoire Matières à Expérimentation, organisé comme un séminaire d’initiation à la recherche, sera effectif à la rentrée universitaire 2018-2019. Le cours théorique de master Pensée constructive et architecture contemporaine sera associé à l’axe de recherche ; enfin, il est prévu l’association à l’axe Matières à Expérimentation des ateliers de master Social Machine. Ces liens avec les ateliers de projet permettront d’expérimenter l’idée selon laquelle le projet d’architecture peut être un outil de connaissance, pour autant qu’il soit fondé sur des hypothèses explicites, que les problématiques dans lesquels il s’inscrit soient identifiées, et que les résultats obtenus soient évaluables objectivement. Ce travail participera à la mise en place du doctorat par le projet dans lequel l’ENSAV et le LéaV sont engagés.

 

Cet axe est coordonné par Stéphane Berthier.

Experimental matters

This new area of research focuses on the field of research and experimental development (R&D) and is mainly concerned with two fields of innovation that are fundamental to the future evolution of architecture and the profession of architect: the ecological transition (economy of matter, bio-based materials, passive houses, de-carbonated constructions) and the development of the digital continuum, from digital conception to production.

Its activity, within the field of R&D, is framed by the scientific-community-approved definition provided in the Frascati Manual: “experimental development is intended to result in a plan or design for a new or substantially improved product or process, whether intended for sale or own use. Based on past research or practical experience, it includes concept formulation, design and the testing of product alternatives, and can include construction of prototypes and the operation of pilot plants.” This activity of experimental development will constitute the heart of the area of research Matières à experimentation (Matters and Experimentations) and will lead to university partnerships, particularly in the “sciences and engineering” ecosystem of the Paris-Saclay University, but also with the Paris-Seine COMUE in the context of the EUR Humanities, Creation, and Heritage.

 

Drawing on a strong culture of constructive experimentation

This area of research draws on an already strong culture of constructive experimentation (a strength observable in instruction at the undergraduate and graduate-levels). This instruction testifies to an existing culture that is creative but still undervalued by our research lab. This new area of research aims to extend this culture of experimentation to the field of research and to its scientific rigor by distinguishing instruction that is concerned with learning through experimentation (learning by doing) from those concerned with experimentation as a research tool (elaborating an experiment to test a hypothesis).

In the first year of the bachelor’s degree program, a short building project studio brings together digital tools and full-scale practical design to build tridimensional structures with complex geometry. Another short building project studio questions inflatable structures made with bio-sourced plastic. In the second year, a short project studio class considers construction systems in relation to Paris-area mudbricks (2017) or weaved structures made of poplar wood strips (2018). In the third year, a short project studio questions the digital continuum from design to digital production.

In the master’s degree program, the long project workshop SocialMachine questions the industrial processes of production through the production of artifacts that are at the frontier of design and architecture. In 2017-2018, the long project workshop Cuirs&Peaux (Leathers and Skins) explored the field of inflatable architecture through leather envelopes, bringing together research in constructive solid geometry and traditional bootmaking expertise. Since 2016, the master’s thesis group Ressources et technologies(Resources and Technologies) has enabled students to develop their master’s thesis in the form of experimentations and prototypes that are built with the rigor of the scientific evaluation of results. Finally, the ENSAV has welcomed, in 2017, the international conference Design Modeling Symposium, which brought together international academic excellence in parametric modeling and production around the theme Humanizing Digital Reality.

 

Synergy with the ENSAV’s FabLab and the concept of shared experimental objects

Our belief is that the traditional separation of knowledge in France between architects and engineers creates artificial epistemological ruptures that occur less in other Western countries. Indeed, the majority of architecture schools in Europe and in the world are departments integrated into universities (with technological specialties). Architecture schools in France communicate less with science and technology but they have a strong project culture. Contrarily, French engineering schools have an excellent theoretical level but suffer from a lack of design culture. For this reason, research led by these schools often stays within the limits of their discipline.

This new area of research is coherent with the development of a FabLab at our school in 2019. The lab, housed in the Maréchalerie wing, will be a spacious tool. This new structure centered around pedagogy and research will be led by a professional who is currently being recruited. The lab is equipped with high quality digital prototyping tools which will enable experimental research and the development of innovative constructive system prototypes. With this area of research, the FabLab will benefit from an anchoring in research. The school’s Grande Nef completes this structure to welcome large-scale experiments. The meeting of the FabLab and the Grande Nef, with its outdoor extensions (Cour du Quatorze and Cour des Fontaines), form a Grands Ateliers-like structure that will serve the development of constructive experimentations at the ENSAV.

We wish to benefit from the project culture inherent to French architecture schools to become a support for scientific and technical experiments in complex situations (etymologically, complex describes what is plaited, interconnected). Indeed, the knowledge within each scientific discipline that is concerned with the act of building (materials science, thermal engineering, mechanics, etc) provides an incomplete understanding of observable phenomena in assembled structures. The recent dissatisfaction around low-energy structures testifies to this fact.

With the ENSAV’s FabLab, this new area of research aims to develop prototypes and pilot installations whose issues are shared between different fields of knowledge (architecture, engineering, sciences) by developing experimental and multidisciplinary objects. This structure would enable the ENSAV to satisfy requests it receives from schools such as the ENS-Saclay, or engineering schools such as the ENSEA or ECAM-EPMA, both members of the Paris-Seine University.

 

Connecting research to the master’s degree program to forge links between pedagogy and research

By relying on the experimental and creative culture at the heart of Matières à Expérimentation, the research professors from this area of research would anchor research in the master’s degree program by enabling reciprocal exchanges between pedagogy and research in order to make doctoral studies more visible and attractive. The master’s degree would be the place of exploratory research, open to original approaches. It would also be an opportunity to formulate hypotheses, the most interesting of which could be developed during a student’s doctoral studies. Reciprocally, researchers could also direct their questions to the experimental abilities of the master’s degree program.

Several concrete actions are under way, including exploratory research on similar existing practices in other French ENSA and European universities in order to help the area of research define its strategical positioning. The question of bio-based materials as crucial the ecological transition emerged from this endeavor. In the academic year 2018-2019, a master’s thesis group Matières à Expérimentation will be created and organized as an introduction-to-research seminar. The theoretical master’s degree class Pensée constructive et architecture contemporaine will join our area of research. Finally, Matières à Expérimentation will join the Social Machine master’s degree workshops. The ties with the project workshops will question the idea according to which an architecture project can be a tool for knowledge as long as it is based on explicit hypotheses, it poses questions that are identified, and the obtained results are objectively assessable. The ENSAV and LéaV’s project will contribute to the creation of the doctorate program.

 

This area of research is coordinated by Stéphane Berthier.