Comment plier le bois

De son point de départ en tant qu’arbre à sa forme de produit en tant que poutre ou meuble, le bois utilisé en architecture et en décoration intérieure passe par plusieurs étapes et processus. Ressource renouvelable et matériau de construction traditionnel populaire, le bois est aussi souvent cité comme un matériau de construction prometteur pour l’avenir, adapté aux nouvelles exigences de la durabilité. Mais contrairement au béton, dont les moules peuvent créer les courbes les plus complexes, l’architecture en bois utilise le plus souvent des poutres et des panneaux droits. Dans cet article, nous aborderons quelques techniques qui permettent de créer des pièces de bois courbes à différentes échelles, dont certaines sont faites à la main et d’autres cherchent à rendre le processus plus efficace et intelligent à plus grande échelle.

De même qu’un arbre se balance sous l’effet d’un vent violent, le bois possède sa propre élasticité et peut être fléchi dans une certaine mesure avant de revenir partiellement ou complètement à son état initial lorsque la force cesse. Cette élasticité dépend directement du type de bois et des dimensions de la pièce à courber. Il sera toujours possible de sculpter le bois pour obtenir les courbes souhaitées, mais cette méthode génère de grandes quantités de déchets et nécessite une main-d’œuvre très expérimentée. Les constructeurs de bateaux et de meubles utilisent le bois courbé depuis de nombreuses années pour s’adapter aux exigences hydrodynamiques et ergonomiques. Dans les bâtiments, en revanche, ces techniques ne sont pas aussi courantes. Si la sculpture du bois pour atteindre la forme souhaitée est toujours une option, cette méthode génère beaucoup de déchets et nécessite une main-d’œuvre expérimentée. D’autres solutions permettent de créer l’illusion de volumes organiques en utilisant des composants droits, ce qui donne souvent des résultats intéressants. Pourtant, avec l’utilisation de plus en plus répandue du bois comme principal matériau de construction, certains architectes ont cherché à créer des formes directement organiques pour les structures en bois, plusieurs exemples ayant déjà été réalisés en bois lamellé-collé. En tant qu’architectes, il est important de comprendre le processus de création de ces pièces pour mieux les concevoir. Les principales méthodes pour plier le bois sont :

Cintrage à la vapeur

Le menuisier allemand Michael Thonet a été le pionnier de l’une des premières méthodes de cintrage du bois à l’échelle industrielle, et ses chaises, aux formes organiques, restent extrêmement populaires aujourd’hui. Dans ce mode de production, les fibres du bois ne sont pas coupées, ce qui préserve l’intégrité de la pièce. La méthode consiste plutôt à chauffer le bois pour qu’il devienne plus malléable. Une structure, appelée « steambox », est généralement construite pour immerger le bois dans un environnement à température, vapeur et humidité élevées. Lorsqu’il atteint 99°C, la lignine (un polymère organique complexe qui unit les fibres cellulosiques et donne de la rigidité à la paroi cellulaire de la plante) perd sa résistance, ce qui permet de courber le bois sans résistance significative. Une fois sortie du « four », la pièce doit immédiatement être transportée dans un moule et fixée avec des agrafes. Lorsque le bois refroidit et sèche, la pièce conserve la forme du gabarit.

Bois lamellé-collé

Pour l’architecture et les plus grandes pièces de bois, l’utilisation du bois lamellé-collé est la méthode la plus courante. Cependant, elle est aussi largement utilisée pour les pièces de mobilier ou même pour la fabrication de skateboards, à titre d’exemple. Le bois lamellé-collé, ou Glulam, est un matériau structurel fabriqué en assemblant des segments individuels de bois collés avec des adhésifs industriels (généralement des adhésifs à base de mélamine ou de résine de polyuréthane). Les pièces ainsi obtenues offrent une grande durabilité et une résistance à l’humidité, et peuvent franchir de grands espaces et former des formes uniques. Cette méthode ne fait appel ni à la chaleur ni à la vapeur. Si les pièces sont collées en suivant un moule avec la courbure souhaitée (tout en tenant compte des restrictions du matériau et du type de bois utilisé), le résultat final sera une pièce courbée.

Coupe Kerf

La méthode de la coupe Kerf, quant à elle, est le plus souvent utilisée pour la fabrication de menuiseries simples. C’est aussi peut-être la façon la plus simple de plier une pièce de bois, sans avoir besoin de machines ou de grands moules. Cependant, elle ne doit jamais être envisagée pour des pièces structurelles. Cette limitation se produit parce que la coupe Kerf affaiblit structurellement le bois, en effectuant des coupes espacées sur un côté pour permettre à la pièce de se courber. En appliquant une force, il est possible de plier la pièce, qui sera alors généralement recouverte d’une feuille de bois.

En plus de ces méthodes plus traditionnelles, il y a également eu quelques innovations dans les techniques de cintrage du bois. Lorsque le bois sèche, il peut se tordre et se courber naturellement sous l’influence des fibres de bois à l’intérieur de la pièce coupée. Des chercheurs de l’ETH Zurich, de l’Empa et de l’Université de Stuttgart ont tiré parti de cette caractéristique – généralement indésirable – pour développer une nouvelle technique impliquant un processus de séchage contrôlé qui fait plier les panneaux de bois selon une forme prédéfinie sans utiliser la mécanique des forces.

Ce processus d’auto-modélisation est basé sur le gonflement et la contraction naturels du bois causés par la teneur en humidité du matériau. Lorsque le bois humide sèche, il se contracte plus fortement perpendiculairement à la fibre que le long de celle-ci. Les chercheurs ont tiré parti de cette propriété en collant deux couches de bois de manière à ce que les directions des fibres soient opposées. Ce panneau à deux couches a constitué la base de la nouvelle méthode. Un élément en bois produit de cette manière reste dimensionnellement stable, même en cas d’humidité flottante. La vidéo ci-dessous explique cette méthode plus en détail :

Avec l’utilisation encouragée et plus répandue du bois comme matériau de construction, une recherche et une expérimentation accrues ont également vu le jour. Des maîtres comme Zumthor et Alvar Aalto sont connus pour avoir poussé au maximum les possibilités du bois comme matériau de construction. Mais comprendre les restrictions et les possibilités des matériaux avec lesquels nous travaillons est un point de départ pour tout type d’innovation. Les possibilités d’utilisation du bois et des formes organiques sont nombreuses et lors de la conception, il est essentiel de comprendre les complexités et de chercher de nouvelles solutions.