Maisons imprimées en 3D : gadget ou réelle perspective pour le secteur de la construction ?

C’est à qui mieux mieux. Une équipe d’Eindhoven a tout récemment annoncé avoir construit la première maison imprimée en 3D réellement habitée. En juillet dernier, c’est la Flandre qui se vantait d’avoir construit la première maison 100% 3D, à Westerlo. Tandis qu’au mois de mars, une société américaine se targuait de construire le premier “quartier imprimé américain” en Californie.

Peu importe qui remporte quel trophée : ces annonces ont le mérite de montrer que les projets d’impression en 3D se multiplient dans le secteur de la construction. Cette technique peut donc fonctionner à grande échelle, pas seulement pour créer de petites pièces.

Du béton par couches successives

La maison d’Eindhoven a donc trouvé des locataires. “Mooi, mooi, prachtig !” s’exclament Elize Lutz et Harrie Dekkers quand ils découvrent leur maison sous l’œil des caméras. Les 24 éléments qui la constituent ont été construits en atelier. Ou plutôt “imprimés” en atelier. Un bras robotisé muni d’une tête d’impression fait des allers-retours et dépose du béton par couches successives : c’est ce qu’on appelle la fabrication additive.

Les 24 éléments ont ensuite été acheminés sur le site, assemblés sur place, et complétés d’un toit et de châssis. La maison de Westerlo, elle, a été construite directement sur site, grâce à une “imprimante portique”.

Mais elle ne sera pas habitée, c’est une maison-test. Celle d’Eindhoven aussi, d’ailleurs : les locataires changeront tous les 6 mois, et quatre autres maisons seront construites, avec des méthodes de plus en plus complexes.

Encore beaucoup de questions techniques à résoudre

C’est qu’il y a encore beaucoup de questions techniques à résoudre. Benoît Parmentier, coordinateur “Stratégie et innovation” au Centre scientifique et technique de la construction (CSTC) a bien étudié la question : son centre vient d’acquérir une imprimante 3D pour identifier les usages les plus pertinents dans le secteur.

On ne peut pas faire d’éléments en porte-à-faux, sans appui, comme un plancher.

“Le gros obstacle pour le moment c’est que le béton utilisé n’est pas un béton armé, explique-t-il, il n’est pas renforcé par des armatures en acier, ça limite du coup le champ d’action. On ne peut pas faire d’éléments en porte-à-faux, sans appui, comme un plancher par exemple. C’est pour cela que, pour le moment, on construit plutôt de petites structures, des pavillons.”

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La façade de l’extension siège de Besix à Dubaï a été entièrement imprimée en 3D : 290 panneaux imprimés chacun en dix minutes. © Besix

Objectif à Dubaï : 25% des nouveaux bâtiments imprimés en 3D en 2025

En l’état, l’impression 3D présente déjà des avantages. Les grands acteurs du secteur de la construction ont d’ailleurs déjà investi le domaine, histoire de ne pas rater le train. Benoît Meulewaeter, responsable du design pour le Moyen-Orient chez Besix, a lancé un studio d’impression à Dubaï.

Le lieu n’est pas anodin : il y a quelques années, Dubaï s’était fixé comme objectif que 25 pourcents de ses nouveaux bâtiments soient imprimés en 3D d’ici 2025.

Moins de béton, plus de créativité…

Le principal avantage, précise-t-il, c’est que cela permet d’utiliser moins de béton, de poser le matériau uniquement où on en a besoin. Il y a moins de perte.” Cela fait des économies et ça permet aussi de diminuer l’impact environnemental, or c’est l’un des grands enjeux du secteur de la construction aujourd’hui. “Ensuite, poursuit Benoît Meulewaeter, ça permet aux architectes une plus grande créativité : les formes peuvent être beaucoup plus complexes, avec des courbes, etc. Enfin, il y a la rapidité d’exécution. Avec un portique, on peut imprimer un étage en une semaine !

Et une plus grande rapidité…

Benoît Parmentier (CSTC) complète : “La machine peut travailler en autonomie, 7 jours sur 7, 24 heures sur 24, ça permet évidemment de gagner du temps. Cela demandera d’ailleurs de réinventer les métiers de la construction.”

Pour Alain Guillen, directeur général d’XtreeE, une start-up française dans laquelle ont investi le spécialiste du béton LafargeHolcim ainsi que Vinci Construction, c’est avant tout l’organisation numérique du chantier qui permet de gagner du temps : “Pour une maison normale, on doit commencer par les fondations, puis petit à petit les murs etc. Nous, nous pouvons imprimer les différents éléments simultanément en atelier, avant de les assembler sur site. C’est une manière d’industrialiser la construction.”

Cela fera 8 mois, contre 12-18 mois pour une maison traditionnelle.

XtreeE vient de lancer l’impression de cinq petites maisons individuelles (des logements sociaux) à Reims. Elles devraient être achevées en décembre. “Cela fera 8 mois, contre 12-18 mois pour une maison traditionnelle. Et il y aura encore des progrès !”, s’enthousiasme Alain Guillen.

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Viliaprint, un projet de cinq maisons individuelles imprimées en 3D. © XtreeE

Une combinaison de techniques et de matériaux

Ces maisons ne sont pas entièrement imprimées : “C’est un mix de matériaux, on aura des modules en bois préfabriqués avec des salles de bain pré-installées. Pour moi, c’est ça l’avenir de l’impression 3D : la combiner avec différentes technologies, utiliser différents matériaux. Cela permet, d’une part, d’atteindre plus facilement les objectifs environnementaux, et d’autre part, ça permet de faire du modulaire. Si les parois intérieures sont imprimées en béton, il faut les démolir pour les changer.”

Pour l’heure, chacun défend son modèle, tout en essayant encore de le définir. Les recherches menées partout dans le monde élargiront probablement encore le domaine des possibles. Mais quel sera le champ d’application de l’impression 3D à l’avenir ? Là aussi les choses devront se préciser.

L’aide au développement

Pour Benoît Meulewaeter, “un domaine d’application important c’est l’aide au développement, la reconstruction en cas de catastrophes naturelles, dans des zones difficiles ou lointaines. C’est relativement facile d’y amener juste un robot et du ciment.

"Ensuite, poursuit l’ingénieur de Besix, on utilisera probablement aussi l’impression 3D dans des endroits où il est préférable d’utiliser un robot plutôt que de la main-d’œuvre : des espaces confinés, enterrés, le long d’une autoroute…"

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Projet de passerelle piéton à Aubervilliers © XtreeE

Un bassin d’orage, une passerelle… et la lune

Alain Guillen pense, lui, à des applications beaucoup moins visibles, plus techniques, qui permettront d’accélérer les chantiers : “Par exemple, au lieu de faire des réservations en bois (cavités pour les fenêtres, le passage des câbles etc.) que l’on retire une fois le béton coulé, on peut les imprimer en 3D, et les intégrer ensuite dans le béton.” XtreeE a aussi déjà imprimé un bassin d’orage, cela permet de raccourcir la durée du chantier sur voirie, et l’entreprise travaille, par ailleurs, à la construction-impression d’une passerelle piétonne, ou d’un poteau de télécommunication.

Le secteur se cherche donc encore. Il balbutie. L’objectif de Dubaï est par exemple très loin d’être atteint. Mais l’intérêt est là. XtreeE va lancer de nouvelles unités de production (en plus de l’actuelle, à Rungis), en France, à Dubaï, au Japon, au Texas. L’objectif est d’en avoir 50 en 2025. En Belgique, le centre KampC (Centre pour la durabilité et l’innovation dans la construction), qui a imprimé la maison à Westerlo, nous dit recevoir beaucoup de demandes d’entreprises de construction. Aux Etats-Unis, l’entreprise Icon rêve encore plus grand : elle a lancé un projet, financé par la Nasa, pour développer l’impression d’infrastructures sur la lune.

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