Les maisons de demain seront-elles… imprimées ?

Qui pourrait imaginer que les imprimantes – qu’on se représente la plupart du temps dans un bureau, grossières, bruyantes et pas toujours très fiables – sont en passe de transformer en profondeur le secteur de la construction ? Car si les imprimantes de bureau s’emparent d’un document digital en 2D pour le rendre physique, une imprimante 3D peut quant à elle analyser un design digital et l’« imprimer » dans un matériau donné sous la forme d’un véritable objet physique.

L’impact de l’impression 3D sur le secteur de la fabrication est déjà tangible ; elle sert de pont technologique entre le design digital et les produits physiques. Jouets, chaussures et pièces d’avion sont déjà produits à l’aide de cette technologie qui a le vent en poupe.

Et si elle pouvait servir à imprimer des bâtiments tout entiers ?

C’est exactement ce que se propose de faire Saint-Gobain Weber Beamix, aux Pays-Bas. Via un partenariat avec la l’Université de Technologie d’Eindhoven, le Projet Milestone, l’équipe prévoit de construire cinq maisons à l’aide de la technologie d’impression 3D. Objectif : les proposer à la location à partir du premier trimestre 2020.

Sommes-nous aux prémices d’une d’une révolution, en route vers une ville imprimée en 3D ? Avant d’imprimer une ville entière, essayons déjà de comprendre comment imprimer un bâtiment.

Comment imprimer une maison en 3D ?

L’équipement nécessaire à l’impression d’une maison va un cran au-delà d’une imprimante 3D standard. Marco Vonk, Directeur Marketing de Saint-Gobain Bénélux, explique ainsi que ces « imprimantes » sont à « la croisée d’un robot à souder dans le secteur automobile et des imprimantes 3D plastiques ».

Soit un large bras automatisé, qui actionne un flexible qui lui-même dépose le béton, couche après couche, jusqu’à obtenir la parfaite réplique du design digital.

Cependant pour imprimer une maison, il ne fallait pas seulement inventer une machine qui imprime avec du béton… Weber Beamix a d’abord dû percer le secret du béton. Un sacré défi !

« Il y a deux approches », explique Marco Vonk. « Soit vous utilisez du béton à prise très rapide, dans ce cas la première couche durcit suffisamment vite pour soutenir la deuxième. Soit vous utilisez un mortier, qui reste fluide tant qu’il est en mouvement mais qui se fige suffisamment une fois au sol pour supporter la couche suivante. Nous choisissons et nous optimisons la seconde méthode, qui présente l’avantage de pouvoir créer des structures à partir d’un béton monolithique haute résistance (comme s’il s’agissait de préfabriqué !). »

Associer l’automatisation et la robotique avec ce mortier unique ouvre une nouvelle frontière pour la création architecturale, et comble le fossé entre l’idée digitale, vrituelle, et la maison dans le monde réel.

Un bras robotisé peut-il créer des bâtiments plus originaux ?

Des angles parfaitement fluides et arrondis, de longs murs tressés et des formes 3D qui s’incurvent dans une même direction puis dans la direction opposée… voilà des prouesses très difficiles voire impossibles à réaliser en béton avec les méthodes traditionnelles. Sauf quand c’est un bras robotisé qui applique le béton à la place d’un être humain : lui est en mesure de suivre les directives digitales exactes du plan de l’architecte. Et alors tout ou presque devient possible.

« À la clé, c’est une plus grande liberté pour les architectes », se réjouit Marco Vonk. « C’est une manière révolutionnaire d’appréhender les choses. » Rapprocher la construction physique du digital ouvre non seulement des boulevards créatifs, mais aussi des possibilités nouvelles en matière de développement durable et d’efficacité.

Un développement durable inspiré par la nature

À titre de comparaison, Marco Vonk évoque la Sagrada Familia, à Barcelone (Espagne), véritable chef d’œuvre signé Antoni Gaudí. Le bâtiment n’est pas imprimé en 3D (il semble même plutôt façonné à la main) mais ses piliers et ses arches s’inspirent du végétal. Dans la nature, les plantes et les arbres n’utilisent pas plus de ressources qu’il n’en faut pour permettre leur croissance ou leur bien-être, et seulement quand ils en ont besoin. On est loin du gâchis ou des détours inefficaces propres à la construction des bâtiments des humains. Cette gestion efficiente des quantités de ressources, à n’utiliser que le strict minimum, porte un nom : l’optimisation topologique.

L’impression 3D la rend possible dans les environnements humains, en créant des formes et des éléments de bâtiments à l’aide d’une substance unique, sans faire appel à des ressources complémentaires comme le coffrage – qui nécessite d’utiliser des moules pour verser le béton avant de les retirer une fois que celui-ci a figé.

L’univers de tous les possibles ?

Mais peut-on véritablement tout imprimer, toutes les formes, toutes les hauteurs ou toutes les subtilités esthétiques ? « En théorie, l’impression 3D permet de faire beaucoup de choses, rien n’est interdit », confirme Marco Vonk. « Mais nous n’en sommes qu’aux balbutiements, et la 1ère loi de Newton (celle de la pesanteur) reste en vigueur en permanence. Les futurs défis à relever seront à n’en pas douter très nombreux… »

Autre frein au développement des maisons imprimées en 3D, en Europe en tout cas : les réglementations qui régissent la construction de l’habitat. L’impression 3D n’y répond pas encore pleinement.

Faire appel aux êtres humains… de manière plus efficace

La nature automatisée du processus fait également appel au travail humain de manière plus efficiente. En s’appuyant sur l’impression 3D, les hommes peuvent se concentrer sur les tâches complexes - canalisations et câblages par exemple - et laisser à leurs collègues robotisés la très chronophage construction des murs.

Réduire l’intervention humaine dans le processus permet également de réduire les erreurs et les interruptions qui pourraient nécessiter des matériaux et des dépenses supplémentaires. Marco Vonk pense néanmoins que la technologie servira à la fois à couvrir les pénuries de main d’œuvre et à créer de nouveaux emplois, plus compétents, dans d’autres champs du processus de construction.

À l’évidence, le défi technologique est déjà relevé, mais fonctionnera-t-il à grande échelle ? Les banlieues de demain seront-elles imprimées en 3D ?

Un avenir imprimé en 3D ?

L’impression 3D permet des constructions plus efficaces et plus durables. Malgré cela, Marco Vonk estime dans les années à venir l’impression 3D restera une approche d’appoint aux méthodes de construction traditionnelle.

Pour l’heure, la nature très complexe des imprimantes implique que l’impression 3D doive se faire en atelier ou en usine. Pour le Projet Milestone, par exemple, les bras robotisés impriment des éléments de chaque maison, qui sont ensuite transportés par la route jusqu’à leur site d’implantation afin d’y être ensuite assemblés.

Le coût de l’impression 3D représente également un obstacle. Le design initial et la construction d’un objet ou d’une maison coûtent autant qu’avec les modes traditionnels. Les économies n’interviennent qu’à la deuxième, troisième, cinquième, quinzième ou cinquantième utilisation du design – après quoi efficacité de l’automatisation compense le coût.

Pour Marco Vonk, la valeur de l’impression 3D s’inscrira dans le cadre du secteur de la construction dans son ensemble. « Cette technologie permet de construire ce que la technique traditionnelle interdirait. Mais ce n’est qu’une méthode de production du futur… pas LA méthode de production du futur. »

Les maisons imprimées en 3D n’annoncent pas encore de révolution robotique dans le secteur de la construction, mais la capacité de cette technologie à augmenter l’efficacité énergétique, réduire le nombre de matériaux nécessaires et ouvrir de nouvelles pistes créatives signifie que nous pouvons nous attendre à la voir jouer un plus grand rôle dans nos vies.

Crédits : Weber Beamix - Design/Architect: Houben/van Mierlo