ADVANTIC
Une entreprise novatrice dans la création de matériaux composites pour la construction dans les environnements difficiles
THE FUTURE OF MAKING THINGS
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Les matériaux structurels avancés étendent la boîte à outils des entreprises de construction et des ingénieurs
La rouille, la corrosion et l'exposition aux intempéries sont des difficultés communes qui accélèrent le vieillissement des structures contenant du béton et de l'acier. Mais les temps changent et les matériaux évoluent. Ayant son siège social à Dayton, dans l'état américain de l'Ohio, Advantic conçoit et fabrique des polymères composites qui fournissent des alternatives hautes performances aux structures traditionnelles en béton et en acier, révolutionnant le secteur de la construction avec des matériaux plus légers et plus durables qui aident les structures à résister aux conditions environnementales les plus extrêmes.
La technologie aérospatiale au service des matériaux de construction
Advantic est une start-up fournissant des matériaux de pointe pour le secteur de la construction. La société crée des matériaux composites personnalisés qui offrent de nouvelles solutions aux ingénieurs et aux entreprises de construction devant faire face à des conditions environnementales difficiles. « Nous sommes une sorte de "mode facile", si une telle chose existe, pour les professionnels de la construction », explique Brad Doudican, président d'Advantic. « Si les composites offrent une solution adaptée, notre travail consiste à déterminer le matériau idéal permettant de résoudre le problème spécifique. »
Les composites consistent en l'association de deux matériaux différents pour créer une alternative plus légère ou plus durable. « Nous utilisons des matériaux qui ont été développés dans le secteur aérospatial, principalement la fibre de verre et certains des types de résine obtenus par des procédés chimiques, et nous en appliquons l'utilisation au marché de la construction et du génie civil », déclare Jeff Nielsen, vice-président des opérations chez Advantic.
Préfabrication sur site, au siège d'Advantic à Dayton, dans l'Ohio. Publié avec l'aimable autorisation d'Advantic.
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Chaque projet Advantic est unique et implique une collaboration approfondie avec les clients, de l'établissement d'un budget préliminaire et de méthodologies pour l'ingénierie et les matériaux jusqu'aux services de conseil pour la construction et l'installation. Les opérations de fabrication d'Advantic sont menées en interne pour les composants boulonnés ne nécessitant pas de soudure. « Le produit final, celui que nous livrons au client, se présente généralement sous forme de kit, un peu comme un jeu de construction », explique Brad Doudican. « Un ensemble de composants, écrous et boulons compris, qui arrive sur palette et est envoyé sur le chantier par camion. »
Démontrer l'intérêt des matériaux composites pour la construction
Advantic a terminé son premier projet d'envergure en 2013. Il consistait à aider le métro de la ville de New York à se conformer au code de prévention des incendies en matière de ventilation grâce à l'utilisation de composites polymères. Le nouveau matériau est 75 pour cent plus léger que le béton, offre la même résistance à la compression, résiste à la corrosion et est beaucoup plus perméable aux radiofréquences, un aspect essentiel pour les exigences de maintenance liées au projet.
Le projet suivant d'Advantic a représenté un défi encore plus ambitieux : renforcer une structure de toiture en acier de la taille d'un stade et exposée à la corrosion sur les installations minières de Kalgoorlie Consolidated Gold Mines, dans le rude environnement de l'outback australien. Pour couronner le tout, l'équipe chargée du projet ne disposait que de 10 jours pour mener à bien cette mission.
Les composants conçus par Advantic pour le site minier, appelés Structural Syntactic Jackets, étaient suffisamment légers pour être envoyés en Australie depuis l'Ohio par avion. À droite, un gros plan et des « jackets » en contexte. Publié avec l'aimable autorisation d'Advantic.
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Newmont Mining Corporation cherchait une solution depuis des années pour le site de Kalgoorlie et le temps lui était désormais compté. La lenteur et le coût des options de renforcement traditionnelles, qui nécessitent d'importantes équipes d'installation, constituaient des obstacles majeurs. Lorsque Advantic a été approchée, l'entreprise a rapidement sauté sur l'opportunité.
« Nous avons procédé à des analyses d'ingénierie préalables avec eux et leur avons montré les domaines où les matériaux composites, grâce à leur légèreté et leur incroyable résistance, ainsi que les capacités de conception dont nous disposions en interne, pouvaient être mis à profit pour résoudre les problèmes structurels spécifiques auxquels ils faisaient face », explique Brad Doudican. « Nous avons ainsi conçu une série de produits pour améliorer les principaux éléments structurels. Nous avons fabriqué ces produits aux États-Unis et ils étaient si légers qu'il était en réalité très économique de les envoyer en Australie par avion. »
Cette solution, qui représentait 700 pièces en tout, a été facilement installée par des équipes de deux personnes utilisant une nacelle élévatrice en 9 jours et demi, c'est-à-dire avant le délai fixé, ce qui a permis à Newmont d'économiser environ 6 millions de dollars australiens. Le premier test en conditions réelles pour ce projet est survenu à peine quelques mois plus tard, sous la forme d'un e-mail dont l'objet était : « Forte tempête à Kalgoorlie ». Une cellule orageuse avait traversé l'outback, endommageant de nombreuses installations dans la région. L'e-mail était toutefois accompagné d'une photo de la tempête au milieu de laquelle la structure conçue par Advantic se dressait solidement. Le reste du message disait simplement « Félicitations, premier test de charge grandeur nature réussi ! ».
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Les matériaux d'Advantic ont également pu être mis à l'épreuve dans le cadre d'un projet pour le Cleveland Metroparks Zoo, qui souhaitait modifier l'enclos des gorilles. Pour aider le zoo à introduire un nouveau gorille dans cet environnement et offrir plus d'espace à tous les animaux, Advantic a conçu le Gorilla Chute, un tunnel surélevé qui donne aux gorilles une vue à 360 degrés de leur habitat. Dans ce cas-ci, les poutrelles composites étaient préférables à l'acier afin de réduire les nuisances pour les gorilles et les animaux voisins.
« La fabrication de structures en acier génère des gaz toxiques lors de la soudure, elle est bruyante et intrusive, et favorise la corrosion », explique Luke Sideras, technicien chargé de l'ingénierie CAO chez Advantic. « Nous avons pu couper et percer toutes les poutrelles dans notre entrepôt avant qu'elles ne soient livrées au zoo. Cela réduit considérablement la durée pendant laquelle les gorilles doivent être déplacés, durée qui est source de stress pour les animaux. Cela a vraiment été un projet génial et les résultats ont été positifs pour tout le monde. »
La solution Gorilla Chute d'Advantic offre aux gorilles du Cleveland Metroparks Zoo une vue à 360 degrés de leur enclos. Publié avec l'aimable autorisation d'Advantic.
Un enthousiasme croissant pour les matériaux avancés
Des réussites comme celles-là aident Advantic à ouvrir de nouvelles voies dans le secteur de la construction, souvent lent à adopter les technologies, car attaché aux méthodes et aux moyens traditionnels de mener à bien les projets. Cependant, comme le note Brad Doudican, les nouveaux matériaux représentent un risque pour les ingénieurs, les entrepreneurs et les propriétaires, et il revient donc à son équipe d'instaurer une tolérance au risque en établissant un lien de confiance avec ces acteurs. Autodesk Fusion 360, permet aux collaborateurs d'Advantic de travailler sur des dessins, qu'ils soient sur le terrain ou dans les ateliers, dans l'Ohio, en appliquant toutes les modifications en temps réel. « Cela nous permet d'optimiser nos processus de livraison de projet », déclare Brad Doudican. « En fin de compte, cela nous permet d'établir une relation de confiance avec clients, ce qui est ce dont nous avons le plus besoin. »
Découvrez comment Advantic développe ses matériaux composites avec Fusion 360. Regardez la vidéo (2 min 03 s).
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Advantic gagne également la confiance de ses clients grâce à la résistance et aux performances de ses matériaux composites, qui durent bien plus longtemps que les matériaux traditionnels. « Nous pouvons proposer des résistances comparables à celles offertes par les matériaux à base de béton, mais avec des poids 50, 60 voire 75 pour cent inférieurs », explique Brad Doudican. « Un béton incroyablement léger représente une véritable opportunité dans le secteur de la construction, car une grande partie des coûts de construction n'est pas associée au matériau lui-même, mais au déplacement de ce matériau sur le site de construction et à son assemblage. »
Les polymères coulés sont les dernières alternatives au béton proposées par Advantic et peuvent souvent être manipulés sans l'aide d'équipements élévateurs coûteux et dangereux. Advantic développe également des formulations de béton brevetées à base de polymères qui sont plus lourdes que les polymères coulés pour renforcer les tranchées et les installations d'eau, de gaz et d'électricité, car elles ne sont pas sujettes à la corrosion alcaline et ne présentent pas de problèmes de perméabilité. « En offrant des alternatives au béton et à l'acier, ces matériaux composites étendent vraiment la gamme d'outils à disposition des entrepreneurs et des ingénieurs », explique Jeff Nielsen.
Brad Doudican confirme, en faisant remarquer que les constructeurs peuvent toujours avoir une certaine appréhension en découvrant les matériaux d'Advantic pour la première fois. « Cependant, quand un monteur de coffrages en acier vous dit "Ce matériau est incroyable, on pouvait le porter sur l'épaule !" ou "Nous avons fait l'installation 3, 5, 10 fois plus rapidement qu'avec des matériaux conventionnels", vous savez que vous êtes sur la bonne voie », explique-t-il.
Une voie caractérisée par un enthousiasme pour les nouveaux matériaux, un aspect remarquable dans un secteur aussi conservateur. « Ce qui est vraiment intéressant dans la façon dont nous transformons le secteur de la construction avec les composites, c'est de voir la vitesse à laquelle les gens en comprennent l'intérêt, des gens pourtant habitués à leur ensemble d'outils traditionnels, tels que l'acier, les éléments de maçonnerie en béton et le bois », explique Jeff Nielsen. « Le fait que les autres reconnaissent les avantages de ces matériaux si rapidement est très gratifiant. »
Une version de cet article a été publiée précédemment sur Redshift (anglais).