L'impression 3D transforme l'industrie de la construction

L'industrie de la construction évolue, car l'impression 3D rend la construction de bâtiments et d'autres structures moins chère et plus rapide en automatisant les processus de construction à l'aide de solutions robotiques d'extrusion de béton. Au cours des cinq dernières années, l'impression 3D de construction (3DCP) a commencé à rattraper la prolifération des applications de fabrication additive et les améliorations observées dans d'autres secteurs tels que la santé et l'industrie, modifiant fondamentalement l'un des plus grands secteurs d'activité au monde.

Comprendre l'industrie de l'impression 3D de construction

Les imprimantes 3D utilisées pour la construction se divisent généralement en deux catégories :les configurations de type portique et les bras robotisés, la première étant la solution dominante pour l'impression sur site de structures de bâtiment entières. De plus, les acteurs de l'industrie de l'impression 3D de construction sont classés en étant soit uniquement des fournisseurs de technologie (comme COBOD International); des fournisseurs de construction clés en main de bout en bout qui agissent également en tant qu'entrepreneurs, en utilisant leurs propres matériaux exclusifs ; ou même en tant qu'entrepreneurs généraux qui gèrent l'ensemble de la construction de nouveaux bâtiments du début à la fin.

L'utilisation de l'impression 3D de construction a connu une croissance rapide au cours des cinq dernières années, non seulement en termes de bâtiments construits, mais aussi en ce qui concerne le type de bâtiment ou de structures en cours de construction. Pour ne citer que quelques applications et exemples 3DCP, les machines de COBOD ont été utilisées à elles seules par nos partenaires pour imprimer des bâtiments à un, deux et trois étages jusqu'à 4 100 pieds carrés (par exemple, le groupe PERI). Ils ont construit des écoles (Holcim/14 Arbres), bases de tours d'éoliennes à 30 pieds (GE Renewable Energy), et bien d'autres structures sur six continents.

Pour le logement résidentiel, qui a été le domaine le plus intéressant jusqu'à présent, 3DCP couvre jusqu'à un maximum de 45 % du coût total de construction du bâtiment. En effet, certains types de coûts ne peuvent pas encore être traités par la technologie d'impression :il s'agit notamment de la finition/des surfaces, des fenêtres, des portes et des composants cachés tels que la mécanique, l'électricité ou la plomberie. Pour les applications plus commerciales et industrielles telles que les tours d'éoliennes, la technologie couvre un pourcentage beaucoup plus élevé, jusqu'à 80 % du coût total.

Le marché 3DCP n'en étant qu'à ses balbutiements, les estimations de la taille du marché pour l'industrie sont encore trop prématurées pour se fier. Cependant, en raison de la taille du marché de la construction, si 3DCP n'était utilisé que sur 0,01 % des chantiers de construction, la taille du marché serait toujours énorme.

Pourquoi l'impression 3D de construction prend-elle son envol ?

Le 3DCP présente quatre avantages clés :automatisation, vitesse, durabilité améliorée et liberté de conception accrue. Ici, je n'aborderai que les deux premiers avantages.

Automatisation réduisant les coûts :L'industrie de la construction est parmi les moins automatisées/numérisées de tous les secteurs avec un potentiel majeur d'augmentation de la productivité. De 1947 à 2010 aux États-Unis, la productivité a augmenté de 8 fois dans l'industrie manufacturière et de 16 fois dans l'agriculture, tandis que la construction n'a guère enregistré de gains de productivité. En conséquence de cela et d'autres facteurs, le coût d'acquisition d'une maison a considérablement augmenté ces dernières années, générant en partie un décalage de plus en plus important entre l'offre et la demande, les États-Unis étant seuls confrontés à un écart de quatre millions de maisons. La situation s'est aggravée ces derniers temps par des augmentations spectaculaires des prix des matériaux (par exemple, le bois et l'acier) et un manque général de main-d'œuvre qualifiée. Alors que 3DCP ne peut résoudre à lui seul tous ces problèmes structurels, l'automatisation des processus réduit les coûts en résolvant la pénurie de main-d'œuvre, les imprimantes ne nécessitant que 3 personnes pour fonctionner. Dernièrement, des solutions ont également été développées entre autres par COBOD grâce auxquelles il est possible d'utiliser du béton ordinaire pour le 3DCP (au lieu des mortiers beaucoup plus chers), parmi les matériaux de construction les moins chers au monde.

Une vitesse améliorée pour une exécution de projet plus rapide :En raison de l'expérience accrue de la maîtrise de l'utilisation de la technologie 3DCP par de plus en plus d'entreprises, nous ne sommes pas loin de voir les murs d'une maison typique de 2 000 pi2 imprimés en 3D en aussi peu que cinq jours ouvrables. Faire la même chose avec des méthodes conventionnelles telles que la charpente ou la maçonnerie prendrait beaucoup plus de temps et impliquerait plus de travailleurs. À titre d'exemple de la courbe d'apprentissage facile du 3DCP, en 2020, il a fallu 36 jours à notre partenaire PERI Group pour imprimer en 3D son premier bâtiment, une maison de 1 700 pieds carrés sur 2 étages en Allemagne. Cela équivaut à faire environ 50 pi2 par jour. Lorsqu'ils ont terminé leurs deuxièmes projets quelques mois plus tard, une unité de cinq appartements beaucoup plus grande de 4 100 pieds carrés sur 3 étages, ils ont réduit le temps d'impression à seulement 21 jours, ce qui équivaut à environ 200 pieds carrés par jour. Ils ont quadruplé leur productivité du premier au deuxième projet. Dans quelle mesure réduiront-ils encore le temps d'impression lors de l'exécution de leur 10e projet ? Qu'en est-il du projet numéro 100 ? Avec juste un doublement de la productivité - et cela semble très probable sur la base des résultats jusqu'à présent - l'objectif de cinq jours de travail pour un bâtiment de 2 000 pieds carrés sera bientôt atteint.

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

3DCP fait naturellement face à des obstacles pour libérer son plein potentiel, tels que des codes/normes de construction mis à jour et le perfectionnement de la main-d'œuvre. Cependant, nous sommes certains que la technologie fera passer l'industrie de la construction d'une courbe technologique en S à l'autre, apportant avec elle les avantages susmentionnés et bien plus encore.

Comparez les premiers PC portables et téléphones portables des années 1980 avec leurs homologues d'aujourd'hui :3DCP s'embarquera dans un parcours d'amélioration et d'utilisation généralisée similaire à celui de ces autres technologies révolutionnaires, motivé par trois facteurs. Premièrement, les imprimantes deviendront plus fiables et plus rapides. Deuxièmement, les imprimantes 3D prendront de l'ampleur, permettant des projets plus importants. Ainsi, il est probable que d'ici un an, nous commencerons à voir des imprimantes capables d'imprimer des bâtiments de cinq, voire six étages. Troisièmement, de nouveaux cas d'utilisation seront développés, par exemple, une plus grande concentration sur les bâtiments et structures commerciaux, et pas seulement sur les logements résidentiels, où la technologie 3DCP peut couvrir une plus grande part du coût total.