La maison boudin … sera-t-elle la maison de demain ?

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La maison boudin, trait d'humour pour l'impression 3D, est un sujet généreux. Savez-vous qu'il nous amènera à parler de drone, d'intelligence artificielle et d'exploration spatiale ?

Le potentiel de cette technologie pour la construction est énorme. Chercheurs et entreprises y travaillent depuis 25 ans. Assistons-nous à l'émergence d'un courant futuriste ? Quel sera le consensus urbanistique pour cet habitat typé ? 

Un peu d'histoire

En un temps où le GSM n’existait pas et où le fax était une révolution, l’urbanisme imposait des toitures à versant. Il fallait mille et une ruses et autant de dérogations pour proposer une toiture terrasse. La bataille était ardue, souvent perdue.

Il suffit d'ouvrir une revue d’architecture aujourd'hui pour se rendre compte du changement. Le toit plat devient un classique. Les publications ne contiennent parfois pas d’autres projets. Difficile de déterminer l'origine de ce revirement. Peut-être même y a-t-il plusieurs facteurs ? Convergents ?

La performance énergétique des bâtiments, la volonté de concevoir des bâtiments plus durables et de végétaliser les toitures, la part de marché grandissante de l'ossature bois, un nouveau courant architectural ou en encore l'influence de la digitalisation ?

Les bâtiments contemporains semblent à l'image des opérations booléennes qui les ont conçus. Les volumes issus des actions d'extruder, soustraire, unir, fusionner, faire des intersections, … font désormais partie de notre environnement. Un de nos collègues peut même reconnaître le logiciel utilisé à la façon dont sont traités les détails d'une façade.

Mais déjà, une autre tendance commence à faire parler d'elle : l'impression 3D. 

L'impression 3D

La technique s'applique dans de nombreux domaines : cuisine, médecine, aéronautique, … construction. Peut-être contient-elle en germe les standards de l'architecture de demain ?

 

La technique

Il existe plusieurs procédés dits additifs, tous génèrent des strates. L'objet est obtenu par agglomération (polymérisation, fusion) ou superposition de couches de matière (extrusion). Cette dernière est plus courante dans la construction car les volumes à gérer sont plus importants. La matière sort des buses de l'imprimante sous forme de ruban et s'empile par passages successifs.

Tous les « objets » ainsi créés affichent une même surface striée si caractéristique : des bourrelets, qui ne sont sans évoquer un plateau de saucisses ou un cône de boudin.

Les dissimuler sous une brique de parement, un bardage, un enduit deviendra peut-être une obligation urbanistique. Mais cette finition ne prendra-t-elle pas plus de temps à mettre en œuvre que la fabrication du volume proprement dit ? L'une des grandes forces de l'impression 3D est sa rapidité d'exécution, avec en corollaire, une diminution des coûts.

Dans les premiers essais d'impression de maison, l'imprimante est montée sur une structure et s'y déplace. Le module s'imprime à l'intérieur du volume délimité par l'ossature C'est relativement contraignant et limite les dimensions de l'objet à créer. Une variante est de placer l'imprimante à l'intérieur de l'objet à imprimer mais il faut ensuite la sortir. L'impression s'affranchit de son carcan lorsque l'imprimante devient mobile et extérieure. Pour plus de souplesse, encore, l'impression pourrait être réalisée par un drone. C'est loin d'être une vue de l'esprit. Les sites spécialisés en parlaient déjà en 2018 (voir sources) même si à l'époque, il ne s'agissait encore que d'un prototype. 

 

Les matériaux

Parmi les critères de sélection des matériaux figurent leur imprimabilité, la destination de l'objet, les contraintes de fabrication et d'usage, leur durée de vie.

Les matériaux le plus souvent utilisés seront des mousses, des polymères, du béton (spécial) mais le recours à des solutions considérées comme plus écologiques (recyclage de plastiques) ou naturelles est tout à fait possible. Trois exemples :

  • Italie - mélange de terre (extraitre sur le site du chantier) et de paille de riz (culture locale) 

  • Estonie – mélange de tourbe moulue et de cendres de schiste bitumineux
  • Australie – mélange à base de chanvre (impression de panneaux à assembler - Mirreco)

 

Les applications

Vu la vitesse d'impression, cette technique est parfaite pour l'architecture d'urgence. Son faible coût la prédispose aussi pour l'architecture sociale, à l'exemple de la maison Yhnova (Nantes) déjà habitée depuis 2018. Ne pourrait-on imaginer un créneau dans l'architecture de luxe ? Une célébrité en mal d'originalité organiserait une « Printing Party » pour son nouveau sauna.

Il n'est pas interdit de penser que cette technique se généralise et devienne une méthode constructive usuelle à l'image de nos traditionnelles maçonneries de briques et de blocs … voire qu'elle les remplace ?

Les essais et prototypes se multiplient. Début juillet, Kamp C, le Centre de la durabilité et de l'innovation dans la construction (Westerloo – Belgique), a annoncé avoir construit une maison témoin imprimée en 3D. Ses concepteurs la considèrent comme une première mondiale car c'est la première fois qu'un volume de cette taille est imprimé in situ d'un seul tenant. Elle comporte 2 étages, pour 8 mètres de hauteur et 90 m². Elle est réalisée en béton. Les particuliers ont pu la visiter cet été. Une réunion intersectorielle autour de l'impression 3D est prévue à Kamp C début septembre, avec une visite de la réalisation.

Petit retour en vidéo sur la construction et lien vers l'article en anglais « Europe’s largest 3D concrete printer builds two-storey house » de The Construction Index (06/07/2020). 

 

Ces chercheurs ont pris de vitesse l'équipe du projet Milestones (Pays-Bas), un lotissement de 5 maisons aussi imprimées 3D en béton. Pour les 4 premières, des panneaux s(er)ont préfabriqués en atelier et assemblés sur place. Il est prévu que la dernière soit imprimée sur site. Le projet est en cours. Le Centre d'impression s'est ouvert en janvier 2019. Il résulte d'un partenariat entre les scientifiques de l'Université de Technologie d’Eindhoven et des acteurs de la construction tels que et entre autres, BAM Infra, Saint-Gobain Weber Beamix, Bekaert. 

Un parallèle intéressant apparaît entre les deux projets : la faculté de fédérer les hommes et les compétences pour stimuler l'innovation :

→ participation active à l’évolution des technologies ;
→ intérêt des entreprises pour les procédés ;
→ accent sur les opportunités plutôt que les freins;
→ intérêt économique dans une optique plus durable.

Un autre projet a fait récemment l'actualité et une première mondiale. Il s'agit d'une maison flottante imaginée par le sculpteur tchèque, Michal Trpak, en association avec les architectes du Studio Scoolpt. Cette maison de vacances avec jardin de 43 m² s'inspire de l'anatomie d'organismes unicellulaires. Un prototype vient d'être imprimé non sans quelques problèmes avec le béton. Même si l'impression est très rapide (48h00), les changements de température influent sur la durée de durcissement.

Vous trouverez plus d'infos dans l'article du Huffingtonpost via le lien du tweet.   

 

L'impression 3D ne se limite pas à l'impression de bâtiments. Des exemples sont cités pour l'impression de bois à usage décoratif ou de revêtement routier.

 

C'est tout ?

Non, évidemment. La technologie de l'impression est amenée à se développer : elle va gagner en vitesse, élargir la gamme des matériaux, démultiplier les usages.

A l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), les chercheurs ont mis au point une imprimante 3D laser. Certes, elle n'imprime aujourd'hui que de petits objets mais ils sont très précis et créés en quelques secondes.

Cette précision au micromètre, précieuse pour des prothèses, ne sera pas nécessaire pour la construction de volumes habitables. Toutefois, le procédé sera peut-être utilisé un jour dans le secteur, si ce n'est pour l'habitat proprement dit, pour des pièces d'assemblages, de fixation, ... A voir.

Avec un peu de recul et malgré tous les progrès déjà accomplis, l'impression 3D ressemble encore à un enfançon en son berceau. L'avenir s'ouvre devant elle. Gageons qui'l sera radieux, surtout quand l'Intelligence Artificielle (IA) entre en scène avec son impressionnante capacité de traitement des données, d'amélioration des raisonnements, d'apprentissage et de résolution de problèmes.

L’association de l’IA et de l’impression 3D est présentée comme un stimulant de l’innovation : optimisation des matériaux, des processus, des logiciels. Les start-up sont de plus en plus nombreuses à s'intéresser au sujet. 

Ne pourrions-nous imaginer imprimer des parois tactiles ? Une domotique intégrée ? Ces techniques d'impression ne sont-elles pas aussi évoquées pour l'habitat extraterrestre ? Or, aujourd'hui, avec le BIM, les ressources et les possibilités de la modélisation (à la base de l'impression 3D) sont exploitables au maximum. Transposer une maquette dans un monde réel est réalisable et cela a été fait.

De là à habiter couramment dans une maison imprimée, il n'y a plus qu'un pas. Quand allons-nous le franchir ? Qu'en dira l'urbanisme ?

Alors, maison boudin ou (parement) en brique ?

 

 

Sources :
- « Une imprimante 3D volante pour construire des tours ! », 29/03/2018, www.batiactu.com (accès à l'article limité)
- « Fly Elephant, la première imprimante 3D volante »,Mélanie R., 06/03/2018, www.3dnatives.com
- « Gaïa : une maison en terre et paille imprimée en 3D », Axel Leclercq, 12/12/2018, positivr.fr
- « Impression 3D : la tourbe, clé des maisons bon marché ? », Marc Zaffagni, 12/07/2018, www.futura-sciences.com
- maisondherbes.com
- www.kampc.be
 - « Un premier centre d’impression 3D béton ouvre aux Pays-Bas », Mélanie R., 29/01/2020, www.3dnatives.com
- « La première maison flottante imprimée en 3D », Futura avec l'AFP-Relaxnews, 21/06/2020 (modifié le 23/06/2020), www.futura-sciences.com
 - « Impression 3D d'asphalte - Les produits imprimés plus ductiles que ceux moulés », 07/01/2019, infrastructure.pmg.be
- « Columbia University researchers create 3D-printed "wood" with realistic internal grain », Rima Sabina Aouf, 04/01/2019, www.dezeen.com
- « Vers l'impression 3D d'un objet en quelques secondes ? », Louis Neveu,14/02/2020 (modifié 28/02/2020), www.futura-sciences.com
- « Pourquoi combiner l’intelligence artificielle et l’impression 3D ? », Mélanie R., 06/01/2020, www.3dnatives.com
- « Tera, Marsha : les futurs habitats martiens imprimés en 3D, récompensés par la Nasa », Rémy Decourt, 04/10/2019, www.futura-sciences.com
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