L'impression 3D est-elle prête pour l'industrie de la construction ? Mise à jour 2020

Crédit photo : Branch Technology

L'impression 3D émerge comme une force transformatrice dans la construction, promettant des chantiers plus rapides, des coûts réduits et une liberté de conception sans précédent. Bien qu'elle en soit encore à ses débuts, la technologie offre une voie claire vers des infrastructures plus durables, efficaces et résilientes.

Comment l'impression 3D peut bénéficier à la construction

Le secteur de la construction actuel fait face à des défis majeurs : gaspillage, flexibilité de conception limitée, pénurie de main-d'œuvre et obstacles logistiques. L'impression 3D y répond en :

Flexibilité de conception

Contrairement aux méthodes conventionnelles, la fabrication additive construit couche par couche, permettant des géométries complexes, des courbes organiques et des façades personnalisées qui étaient auparavant impossibles.

Réduction du gaspillage de matériaux

En ne déposant que le matériau nécessaire pour chaque couche, l'impression 3D minimise les excédents. Associée à des matières premières recyclées ou locales, elle réduit considérablement l'empreinte environnementale.

Réduction du travail intensif en main-d'œuvre

Les imprimantes autonomes ou semi-autonomes transfèrent les tâches routinières des humains vers les machines, réduisant les heures de travail et les accidents sur site.

Accélération de la construction

Les imprimantes 3D sur site éliminent le besoin de coffrages préfabriqués, raccourcissant les délais et réduisant les coûts de transport. Le processus passe de plusieurs semaines à quelques jours pour de nombreux composants.

Principales technologies d'impression 3D dans la construction

Différentes méthodes additives répondent à des besoins spécifiques de la construction :

Extrusion de béton

L'extrusion de pâte, pionnière de Behrokh Khoshnevis (Contour Crafting), utilise des bras robotisés ou des grues pour extruder du béton, de la céramique ou des polymères. Les acteurs majeurs — ICON, CyBE, Apis Cor — continuent d'affiner le processus, livrant des structures robustes, semblables à du coulé.

Fabrication additive par arc filaire (WAAM)

Le WAAM fond un fil métallique avec un arc électrique, déposant des couches successives sur un substrat. Il gère l'aluminium, l'acier et le titane, le rendant adapté aux pièces de grande taille et portantes, comme les ponts (ex. : le pont en acier de MX3D).

Jet de liant pour coffrages

Le jet de liant fusionne de la poudre avec un liant liquide, créant des moules complexes pour le coulage du béton. Cette méthode permet des contre-dépouilles complexes et des façades détaillées tout en réduisant drastiquement le temps de fabrication.

L'impression 3D dans des projets réels

Murs imprimés en 3D

Winsun en Chine a produit un immeuble de cinq étages et une villa de 12 000 pieds carrés à l'aide d'une imprimante de 100 mètres de long qui a fabriqué des murs creux en ciment-sable-fibre. Ces murs ont ensuite été transportés, renforcés et assemblés sur site, réduisant la main-d'œuvre et l'utilisation de matériaux.

La vision audacieuse de Dubaï

Dubaï vise à ce que 25 % des nouveaux bâtiments soient imprimés en 3D. En 2019, Apis Cor s'est associé à la municipalité de Dubaï pour construire un bâtiment de deux étages, architecturalement complexe, sur site, en utilisant un mélange à base de gypse local. L'impression en plein air a démontré sa résilience face aux climats rigoureux.

Ponts

Madrid a accueilli le premier pont en béton imprimé en 3D au monde. Les Pays-Bas ont ajouté un pont cycliste de 8 mètres, assemblé à partir de 800 blocs imprimés sur trois mois. Le pont en acier de MX3D, équipé de capteurs, a subi un test de 20 tonnes avant d'être prévu pour un canal d'Amsterdam.

Design d'intérieur

La boutique Bottlepot à Londres présente un intérieur entièrement imprimé en 3D utilisant des polymères durables, illustrant comment la fabrication additive peut réduire les déchets tout en permettant l'expression artistique.

Modèles architecturaux

L'impression 3D révolutionne la création de maquettes, offrant des prototypes rapides et rentables qui accélèrent les itérations de conception et réduisent le temps de développement.

Composants de construction

L'entrepreneur britannique Skanska a produit des nœuds de bardage en polymère pour le centre d'affaires 6 Bevis Marks, prouvant la viabilité de l'impression 3D pour des éléments de façade à grande échelle.

Coffrages imprimés en 3D

Gate Precast, en collaboration avec le laboratoire national d'Oak Ridge, a utilisé la technologie BAAM pour imprimer des moules en ABS renforcé de fibres de carbone pour un immeuble de 42 étages à New York. Chaque moule s'imprime en 8 à 11 heures et s'usine en 8 heures, supportant jusqu'à 200 coulées de béton — une multiplication par 10 par rapport aux moules en bois.

Obstacles à une adoption plus large

Malgré ses promesses, l'impression 3D fait face à des obstacles :

• Assurance qualité — Les maisons imprimées sont-elles aussi durables que celles construites traditionnellement ? Des tests continus sont essentiels pour répondre aux normes de feu, sismiques et de longévité.
• Vides réglementaires — Les codes du bâtiment doivent évoluer pour accueillir de nouveaux matériaux et processus.
• Exigences en compétences — Les opérateurs et concepteurs ont besoin d'une formation spécialisée, augmentant l'investissement initial.
• Limitations des matériaux — Les matières premières actuelles sont limitées ; la recherche élargit les formulations de béton et les composites biosourcés.

L'avenir de l'impression 3D dans la construction

Les bâtiments entièrement imprimés à grande échelle restent un objectif à long terme. À court terme, la fabrication additive excellera dans la fabrication de composants complexes — joints, façades, coffrages — tirant parti de sa liberté de conception tout en réduisant les déchets. L'impression sur site fera progressivement évoluer l'industrie vers plus de durabilité, de flexibilité et d'automatisation.