Innovation

Maison imprimée en 3D : comment construire autrement avec l’impression 3D béton ?

Sortir de terre une maison imprimée en 3D en quelques semaines voire quelques jours, telles sont les prouesses de l’impression 3D appliquée au bâtiment. Construction sur site ou en préfabriqué hors site, voici quelques exemples de réalisation en France et à l’étranger.

Vous avez sûrement déjà entendu parler de l’impression 3D pour du prototypage, produire des pièces de rechange, ou fabriquer des prothèses. On imagine aisément la fabrication de petites pièces avec une imprimante 3D. Pour rappel, il s’agit d’une machine qui fait ce qu’on appelle de la fabrication additive.

En effet, au lieu de la méthode traditionnelle où on prend un bloc de matériau pour y tailler/usiner l’objet souhaité, l’impression 3D se fait plutôt par ajout des couches successives de matériaux. Comme le ferait une imprimante sur du papier. Sauf que dans ce cas, l’encre est en général une bobine d’un matériau qui est fondu et posé au fur et à mesure de l’impression. Différents matériaux peuvent ainsi être utilisés : généralement, c’est du plastique mais on peut aussi maintenant imprimer du bois ou du métal. Les applications de l’impression 3D sont nombreuses et le secteur du bâtiment exploite aussi cette technologie depuis quelques années avec l’impression 3D béton.

C’est justement le cas qui nous intéresse dans cet article, puisque l’impression 3D de maisons en béton est désormais possible depuis quelques années.

Comment ça marche, l’impression 3D beton ?

La question n’est pas anodine parce que contrairement au plastique, le béton a une durée de prise de quelques heures. C’est à dire qu’il faut lui laisser un peu de temps pour que l’adhérence soit effective. Sur des chantiers classiques, un coffrage est souvent réalisé dans lequel est coulé et maintenu le béton le temps qu’il sèche.

Pour une impression 3D en béton, il faut parvenir à un mix particulier afin d’avoir un matériau assez fluide avec une adhérence et une solidification assez rapide après impression tout en gardant la solidité du béton une fois totalement sec. En effet, le mur est monté en posant des couches successives. Il faut donc que la couche précédente reste bien en place pour accueillir la nouvelle couche posée par dessus.

Deux types d’approches ou de modes constructifs existent :

  • soit l’impression 3D béton est faite directement sur site,
  • soit les éléments (murs et cloisons) sont imprimés et transportés sur site où ils ont assemblés.

Dans les deux cas, l’impression 3D permet d’avoir la structure de la maison. Les finitions, les vitrages et tous les éléments intérieurs sont posés par la suite.

En 2015 déjà, Futuremag parlait de l’impression de maisons en 3D dans l’épisode très intéressant ci-dessous.

La vidéo montre des réalisations de 2015, qu’en est-il maintenant ?

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Des exemples de maison imprimée en 3D

> Un logement social de 95 m2 à Nantes (2017)

Réalisée en 2017, l’impression 3D de cette maison utilisait comme méthode :

  • 2 couches de mousse polyuréthane qui servent d’isolant,
  • entre ces couches, est déposée une couche de béton.

Les murs de ce logement de 5 pièces ont été réalisés en quelques jours. Il a fallu ensuite 4 mois supplémentaires pour finaliser le logement début 2018. Ce projet, baptisé Yhnova, a donné naissance à la société BatiPrint3D qui développe ce procédé d’impression.

@Nantes Métropole Habitat

> Une maison de 38 m2 en Russie (2017)

En 2017 toujours, l’entreprise américaine Apis Cor a construit en 24h, une maison de 37 m2 en Russie par -35°C. L’innovation de cette société réside dans son imprimante 3D mobile et doté d’un bras articulé. Celui-ci qui s’allonge et se rétracte en fonction de la zone à atteindre. Le robot peut ainsi couvrir une surface de 130 m2 en étant positionné au centre.

> Une maison éco-durable de 30 m2 en Italie (2018)

Le fabricant d’imprimantes 3D WASP basé en Italie a réalisé Gaia, une petite maison imprimée en 3D à partir de matériaux organiques. La maison fait environ 30 mètres carrés et est construite à partir de boue et de matériaux naturels provenant des déchets issus de la riziculture. La construction de la maison a nécessité environ 10 jours d’impression 3D. Selon l’entreprise, cette maison bioclimatique ne nécessite pas de chauffage ni de climatisation et utilise les apports passifs et gratuits du soleil pour maintenir une température intérieure constance.

© 3D Wasp

> Une maison de 94m2 aux Pays bas (2021)

Cette maison est imaginée sous la forme d’un rocher. Elle est réalisée en béton imprimé 3D et a été livrée le 30 Avril 2021. C’est donc tout récent. Les 24 éléments constituants la maison ont été imprimés en usine, puis transportés et assemblés sur site.

Maison imprimée en 3D fabriquée par Saint Gobain Weber Beamix. © Bart van Overbeeke

> Viliaprint, un projet de 5 maisons à Reims (prévu 2021)

L’entreprise française XtreeE est en cours de réalisation d’un projet de 5 maisons individuelles à Reims. La construction de ces logements se fera avec un mix d’impression 3D hors site et d’éléments préfabriqués. Le tout sera ensuite assemblé sur site au sein de l’écoquartier Rema’Vert.

Viliaprint : maison-imprimee 3D - XtreeE
Viliaprint : projet de 5 maisons imprimées 3D par XtreeE © Coste architectures

Fin 2020, le mode constructif par impression 3D béton de ce projet a été certifié par le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment).

« Jusqu’à aujourd’hui, la législation ne permettait pas d’utiliser d’éléments imprimés 3D comme éléments intégrés à la structure porteuse d’une construction » précise Plurial Novilia (Maitre d’ouvrage de l’opération)

  © BatiActu

Cette certification permet de pouvoir assurer les logements comme des logements classiques mis en location. De plus, c’est une première étape pour pouvoir industrialiser le procédé et s’assurer qu’il est réplicable.

Ces 5 maisons, prévues pour fin 2021, vont surement faire des émules.

Économie de matière et gain de temps

Les exemples de réalisation présentés plus haut permettent de se rassurer sur l’aspect de ces maisons imprimées en 3D. Une fois finies, la différence avec une construction classique est peu perceptible. Dans les avis et retours d’expériences que j’ai pu observer, on note même une préférence de certains architectes pour ce nouveau mode de construction. En effet, cela ouvre de nouvelles perspectives et permet de créer des formes impossibles à obtenir de façon traditionnelle.

De plus, suivant les imprimantes 3D béton et les réalisations, on constate 30 à 70% d’économies de matière par rapport aux méthodes classiques de construction. Il est également possible de recycler du béton pour en faire la pâte qui « imprimera » un nouveau bâtiment. Enfin, ce procédé permet de réduire fortement le temps nécessaire à la construction. Cela en fait un atout et une piste intéressante pour aider à reconstruire en urgence après des catastrophes naturelles par exemple. Cela peut aussi aider à lutter contre le mal logement en permettant de construire des logements fonctionnels dans des délai serrés.

Les maisons imprimées en 3D sont donc promises à un bel avenir. D’autant plus que cette technologie s’améliorera avec le temps et des bâtiments de plusieurs étages seront bientôt construits de cette façon. Reste à savoir si ces constructions par impression 3D ont une durabilité équivalente à une construction moderne actuelle.

Connaissez-vous d’autres techniques de construction 3D ou d’autres références de maisons/bâtiments imprimés en 3D ? Que pensez-vous de cette technologie de construction ?

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Amah

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