Un fabricant de Floride se développe dans le créneau unique du tissu architectural

Aug 30, 2023

L'amphithéâtre de Pompano Beach utilise une combinaison de tissu et d'acier de construction, le tout maintenu en tension par une variété de connexions.

Un après-midi ensoleillé de Floride, German Buitrago a pointé du doigt le vaste auvent qui abrite le nouvel amphithéâtre de Pompano Beach. Les lignes de balayage sont créées par un acier de construction formé de manière experte supportant un tissu étiré. Le fait est que "soutenir" n'est vraiment pas le bon mot. L'ensemble de la structure, y compris le tissu enduit qui plonge de façon spectaculaire au-dessus et entre les éléments en acier de construction, est sous tension.

"Une fois qu'il est en tension", a déclaré Buitrago, "le tissu se comporte aussi fortement que l'acier." Le nom technique est une structure à membrane tendue, et les fabricants qui les construisent jouent dans la niche hautement spécialisée du tissu architectural.

Buitrago et son partenaire commercial Tim Nee sont copropriétaires de Big Span Structures, un fabricant de métal et de tissu basé à Summerfield, en Floride. Il possède tous les accompagnements d'un atelier de fabrication moderne : découpe au plasma 3D pour les formes structurelles, une table de découpe au plasma et des presses plieuses. Mais elle emploie également des architectes et des ingénieurs et gère une opération de soudage et d'assemblage ultra-flexible, qui peut complètement changer d'un travail et même d'un quart de travail à l'autre.

Ils travaillent tous ensemble pour construire des structures utilitaires qui font des déclarations artistiques. Certains sont austères, d'autres fantaisistes, mais tous montrent ce qui peut arriver lorsque le tissu et le métal sont fabriqués dans une tension parfaite.

Buitrago travaille dans le secteur des tissus architecturaux depuis 1985, Nee depuis 1993. Leurs carrières se sont croisées à plusieurs reprises et, en 2008, les deux ont décidé de se lancer en affaires ensemble. De ce partenariat est né Big Span.

Les deux ont acheté un 50 000 pieds carrés. usine, dont une partie était dédiée à la fabrication de tissus, le reste étant dédié à la fabrication et à l'assemblage des éléments de charpente métallique. Aujourd'hui, les 30 000 pieds carrés de l'entreprise. L'usine de fabrication et d'assemblage d'acier de construction se trouve sur un terrain de 7 acres à l'extérieur de Summerville, juste au sud d'Ocala - beaucoup de place pour les grands projets. En 2017, il a déménagé sa fabrication de tissus dans un atelier de 45 000 pieds carrés. usine de Guadalajara, au Mexique.

À l'instar du soudage du métal, le soudage par radiofréquence (RF) d'un tissu recouvert soit de chlorure de polyvinyle (PVC) soit de polytétrafluoroéthylène PTFE (fibre de verre) est en soi une science. Comme l'a expliqué Buitrago, "Pour souder du PVC, vous lui appliquez de la chaleur. Mais pour obtenir l'adhérence, la chaleur doit être générée par la machine RF. En appliquant la RF, vous cassez les molécules du PVC lui-même pendant environ cinq secondes, puis vous le laissez refroidir pendant 20 secondes. Une fois refroidi, il devient un joint fusionné plus résistant que le tissu lui-même.

"Avec le PTFE, nous utilisons une technique similaire, mais au lieu de RF, nous appliquons de la chaleur avec des plaques d'acier chauffées entre 500 et 600 degrés F, juste pendant quelques secondes. Une fois qu'il refroidit, il devient à nouveau un joint plus résistant que le tissu lui-même."

Le campus de Floride de la société dispose de deux installations, l'une dédiée aux équipements de fabrication CNC, l'autre au soudage et à l'assemblage. L'atelier CNC coupe des tôles et des tuyaux d'acier avec un équipement de découpe plasma haute définition. "Cela inclut une machine à plasma CNC qui peut couper en trois dimensions", a déclaré Buitrago. La machine découpe des tubes ronds, rectangulaires et carrés ainsi que diverses formes structurelles. "Nous pouvons essentiellement couper n'importe quelle pièce d'acier jusqu'à 1,5 po d'épaisseur."

L'atelier dispose également de rouleaux de plaques ainsi que d'une cintreuse horizontale à trois rouleaux qui peut former des tubes et des formes structurelles jusqu'à 8 pouces de diamètre. Il envoie des membres plus importants à une opération spécialisée de cintrage à rouleaux. "Ils ont roulé des tubes jusqu'à 30 pouces de diamètre pour nous", a déclaré Buitrago.

Bien que Big Span dispose de nombreux équipements modernes, son fabuleux magasin n'est pas unique. Les travailleurs coupent des tôles et des formes structurelles. Son département de grenaillage et de peinture humide traite des pièces unitaires ou des sous-ensembles soudés. Rien d'inhabituel là-bas.

German Buitrago (à gauche) et Tim Nee, co-fondateurs de Big Span Structures, se tiennent près de l'amphithéâtre de Pompano Beach, un travail montrant comment l'acier de construction et le tissu enduit de PVC fonctionnent ensemble en tension.

Marchez jusqu'à l'installation de soudage et d'assemblage, cependant, et la nature inhabituelle des fabrications de Big Span se révèle. Libre de colonnes et d'autres obstructions, l'ensemble de l'espace change en fonction de la combinaison de travaux au sol. Les responsables de la production commencent effectivement avec une toile vierge toutes les quelques semaines, concevant le sol de l'usine en fonction d'une combinaison spécifique de travaux.

L'atelier embauche des soudeurs qui savent travailler hors position et souder une variété de configurations de joints. Des configurations de soudage complètes (le dévidoir, le gaz de protection, les sources d'alimentation) peuvent être déplacées sur des chariots partout où elles sont nécessaires. C'est souvent à côté de tables de soudage uniques avec des accessoires personnalisés. "L'allemand a en fait conçu ces tables", a expliqué Nee. "Ils ont des plaques réglables qui sont essentiellement des jauges go/no-go.

"Ce n'est pas comme si nous fabriquions un bâtiment", a poursuivi Nee. "Nous fabriquons en fait une œuvre d'art. C'est comme si nous fabriquions une statue. Nous devrons peut-être la sculpter différemment chaque fois que nous devons en créer une nouvelle. Avec certains travaux, parfois nous avons de la chance et avons beaucoup de pièces répétitives. Lorsque cela se produit, le sol peut ressembler à une usine normale, [avec des rangées de cellules de soudure fabriquant des pièces qui sont envoyées à la peinture et à l'assemblage final]. Mais il y a d'autres moments où tout est différent, et nous devons nous adapter. Le projet dicte comment nous aménageons l'usine. "

Fin 2021, Buitrago a indiqué un plancher divisé en trois sections distinctes - trois flux de valeur, conçus spécifiquement pour trois projets, tous exécutés simultanément. « Cela dépend de la taille du projet, mais nous essayons de ne pas en avoir plus de quatre à la fois, surtout si les travaux nécessitent un grand nombre de petites pièces. Avec plusieurs projets, nous pouvons avoir jusqu'à 3 000 petites plaques et autres formes découpées sur notre équipement CNC, et elles vont toutes à des projets différents.

Avant d'expédier un projet sur site, Big Span effectue un test d'assemblage à l'extérieur de l'usine pour s'assurer que toutes les pièces s'emboîtent correctement et pour éviter les problèmes sur le terrain. Ici, les assembleurs travaillent avec des dispositifs personnalisés qui aident à marier le tissu et l'acier de construction, apportant tout à la bonne tension.

"Nous concevons des plaques et des dispositifs uniques qui sont utilisés strictement pour saisir le bord du tissu et le tirer vers le système de serrage de l'acier", a déclaré Nee. "Et, bien sûr, tout est précalculé lorsque nous fabriquons le motif du tissu. Nous savons que nous devons étirer le tissu d'une quantité spécifique dans chaque direction. Les dispositifs de tension garantissent que le tissu, une fois tendu, se comporte aussi fortement que l'acier."

Les architectes et ingénieurs de Big Span effectuent des analyses par éléments finis (FEA) pour tester la tension et la compression entre l'acier de construction et le tissu et pour s'assurer que les pièces répondent aux charges de neige et aux autres exigences météorologiques. Les ingénieurs ne craignent pas nécessairement que le tissu ne se déchire sous la pression. En fait, ils sont plus préoccupés par l'acier de construction. Si la structure en acier est mal dimensionnée ou autrement conçue ou fabriquée de manière incorrecte, "le tissu peut en fait déchirer les structures en acier", a déclaré Nee. "Vous pouvez littéralement tordre une ferme avec le tissu. Tous les composants fonctionnent en conjonction les uns avec les autres lorsqu'ils entrent en pleine tension."

L'atelier travaille également avec une variété de connexions, dont beaucoup impressionneraient tout ingénieur de connexion travaillant chez un fabricant ou un détaillant de structures. "Nous concevons constamment de nouvelles connexions pour s'adapter à certaines formes", a déclaré Buitrago.

Ces points de connexion impliquent plus que les formes structurelles courantes. "Nous personnalisons souvent nos composants structurels", a expliqué Buitrago. "Parfois, nous avons un tube qui va de 18 pouces de diamètre à 12 pouces de diamètre, et le tube s'étend sur 50 pieds. Personne ne fabrique un tube comme celui-là, nous devons donc le fabriquer en soudant des sections de tube ensemble."

Certaines conceptions nécessitent également des rayons serrés sur les éléments structuraux, une décision souvent prise pour l'esthétique. "Encore une fois, ceux-ci peuvent être considérés comme des œuvres d'art", a déclaré Nee. "Nous utilisons certains éléments pour rendre la structure plus esthétique. Cela signifie que, lors du pliage, nous utilisons certaines astuces pour plier les éléments, en particulier le tube, à un rayon serré." Ils surveillent l'ovalité du tube rond et les plis sur les tubes carrés et rectangulaires, à l'aide de mandrins et d'autres astuces du métier (telles que tasser du sable dans le diamètre intérieur du tube ou utiliser de l'eau ou de l'air sous pression).

Dans le département CNC de Big Span, un découpeur plasma 3D coupe un onglet sur un tube carré.

L'entreprise fabrique tout dans des tolérances très serrées, si serrées que les ingénieurs visitent le chantier et, avec un scanner de nuages ​​de points 3D, s'assurent que leur conception numérique s'adapte à tous les obstacles ou autres variables de construction, ce qui est particulièrement important si la structure en tissu sera fixée à des structures nouvelles ou existantes.

"Une fois que tout est produit à l'atelier", a déclaré Nee, "nous retournons sur le site avec le scanner pour nous assurer que nous sommes dans la tolérance."

Big Span emploie environ 50 personnes, mais elle travaille également avec environ 100 entrepreneurs indépendants et équipes d'installation à travers les États-Unis. La nature spécialisée de ces équipes reflète la nature globale du créneau de fabrication structurelle de Big Span.

Nee l'a résumé ainsi : "Ce sont des personnes spécialisées qui ont des années d'expérience dans l'installation du tissu. C'est une petite industrie serrée, et nous connaissons la plupart des gens qui y travaillent. Le tissu est vraiment unique, et très peu d'entreprises dans le monde font le type de travail que nous faisons."