Maisons 3D : l'avenir de la construction
L'impression 3D dans le BTP est passée d'une expérience technique à une option de construction réelle. Partout dans le monde, des maisons individuelles, des quartiers entiers et des constructions spécialisées voient le jour. Cet article passe en revue les procédés techniques, les projets existants, les chances et les limites de ce mode de construction, basé sur des études et rapports actuels
Quelle: Représentation personnelle
Les bases de l'impression 3D dans la construction
Lors de la construction avec l'imprimante 3D, une machine extrude couche par couche un matériau de construction, généralement une sorte de béton, et empile ainsi les murs. Cela est souvent désigné par « impression 3D du béton » ou « béton imprimé 3D », une méthode de construction additive et couche par couche pour les éléments porteurs ( 3druck.com, ScienceDirect).
Les imprimantes sont généralement des systèmes à portails ou des bras robotiques qui se déplacent sur des rails au-dessus de la dalle et déposent le cordon de béton le long de la géométrie murale prévue ( PERI 3D Construction, COBOD). ). Les murs extérieurs et intérieurs sont imprimés, principalement en construction à chambres creuses, qui peuvent ensuite être remplies d'isolation ou d'autres matériaux ( COBOD, 3druck.com).
L'imprimante ne crée pas toute la maison. Fondations, planchers, toits, fenêtres, portes, techniques du bâtiment et l'aménagement intérieur restent réalisés par les métiers classiques ( EcoHome, ECS Limited). ). L'impression 3D remplace principalement la maçonnerie ou les travaux de coffrage des murs, pas le processus de construction dans son ensemble ( UBE).
Il existe aussi des variantes où ce n'est pas du béton mais de la terre ou de l'argile disponibles localement qui sont imprimés. Un exemple est la maison Tecla en Italie, fabriquée à partir d'un mélange de terre, d'eau et de fibres végétales ( Wikipedia). ). De tels essais montrent comment les ressources et l'énergie grise peuvent être économisées en utilisant le matériau sur place ( Wikipedia).
Quelle: 3d-grenzenlos.de
L'imprimante 3D superpose le matériau avec précision pour ériger des structures de bâtiments complexes.
État actuel et projets
Une évaluation globale du fabricant COBOD a révélé qu'à la fin de 2022, 129 bâtiments imprimés en 3D avaient été réalisés, répartis sur 105 chantiers dans le monde ( COBOD, 3druck.com). ). Ces chiffres montrent qu'il ne s'agit plus de simples projets pilotes ( Manufactur3D Mag).
). En Allemagne, la première maison résidentielle autorisée imprimée par une imprimante a été construite à Beckum (Rhénanie-du-Nord-Westphalie). Il s'agit d'une maison individuelle sur deux étages, réalisée avec une imprimante à béton BOD2 de COBOD et PERI ( PERI, COBOD). ). Le projet a été soutenu dans le cadre d'un programme de subventions pour « construction innovante » ( PERI).
À Heidelberg, en 2023, le Wavehouse est né, un bâtiment de 54 mètres de long, environ 11 mètres de large et 9 mètres de haut, utilisé comme centre de données et considéré comme le plus grand bâtiment imprimé en 3D d'Europe ( PERI 3D Construction, Heidelberg Materials). ). Les façades ondulées ont été imprimées en environ 170 heures de temps d'impression pur ( PERI 3D Construction). ). Heidelberg Materials a développé pour cela des bétons spéciaux ( Heidelberg Materials).
). Un autre projet à Heidelberg est le DREIHAUS, un concept de maison multifamiliale de trois étages, dont les murs sont fabriqués sériellement par impression 3D du béton ( PERI). ). PERI prévoit une réduction du temps de construction d'environ 30 % et une réduction des coûts d'environ 10 % par rapport aux constructions conventionnelles ( PERI, Ingenieur.de). ). Les phases de gros œuvre pour une maison à Heidelberg ont été achevées en environ 33 jours ( CIO.de).
). Partout dans le monde, des quartiers entiers avec des rez-de-chaussée imprimés en 3D. À Georgetown, au Texas, ICON construit avec Lennar un lotissement d'environ 100 maisons dont les murs extérieurs des rez-de-chaussée sont réalisés par une imprimante grand format ( Reuters, ICON). ). À Houston, Zuri Gardens voit le jour avec 80 maisons imprimées destinées à des ménages à revenu moyen ( Houston Chronicle).
). ICON réalise également des projets plus petits de logements abordables, comme des studios à Austin ( Statesman, Axios). ). Parallèlement, des objets plus chers voient le jour, comme un complexe de luxe avec des villas imprimées en 3D au Lake Travis au Texas ( MySanAntonio).
). Des usages inhabituels sont également documentés: à Brownsville, Texas, un café pour une grande chaîne voit le jour, dont l'enveloppe provient de l'imprimante à béton 3D ( Chron.com). ). Les universités expérimentent des mélanges de matériaux biosourcés à partir de déchets de bois, qui permettraient des maisons à empreinte CO2 négative ( Reasons to be Cheerful).
Analyse et motivations
Un motif central est le besoin mondial en logements supplémentaires face à des ressources limitées. Le secteur du bâtiment est responsable d'environ un tiers des émissions de CO2 liées à l'énergie ( Wikipedia). ). Des organisations comme New Story travaillent avec des entreprises technologiques comme ICON pour établir dans des pays comme le Mexique de petits lotissements qui devraient offrir un logement durable aux familles pauvres ( New Story, The New Yorker).
Les fabricants et les planificateurs espèrent du béton imprimé davantage de rapidité et des coûts de main-d'œuvre réduits. COBOD souligne que l'impression 3D peut réduire les erreurs et rendre le processus de construction plus efficace ( COBOD). ). PERI décrit sa solution d'impression comme une possibilité de réaliser des structures préfabriquées avec moins de matériaux et moins de travail manuel, en particulier pour des plans répétitifs ( PERI 3D Construction). ). Les procédés de construction additives montrent leurs atouts surtout pour les maisons individuelles standardisées et les petits immeubles multifamiliaux ( 3druck.com, Weerg).
Un autre moteur est la recherche de matériaux plus durables. La maison Tecla en Italie montre comment la terre, l'eau et des fibres végétales peuvent être utilisées pour fabriquer un bâtiment habitable, largement composé de matériaux locaux ( Wikipedia). ). En Maine, des biocomposites renforcés de fibres à partir de déchets de bois et des liants sont imprimés pour des maisons destinées à être recyclées à long terme ( Reasons to be Cheerful). ). De tels concepts visent à réduire les déchets, à raccourcir les itinéraires de transport et à capturer le CO2 ( Wins Solutions).
La valeur marketing et médiatique ne doit pas être sous-estimée. Des images spectaculaires de robots d'impression constituent des sujets idéaux pour la presse et les réseaux sociaux ( PERI 3D Construction, 3druck.com). ). Les émissions télévisées renforcent l'impression d'une révolution prochaine dans la construction ( CBS News). ). Des analyses plus critiques soulignent toutefois de grandes différences entre les projets pilotes et l'application à grande échelle ( The New Yorker, Dwell).
Quelle: YouTube
Le clip montre comment les entreprises présentent la technologie comme une solution à la pénurie de logements et même pour les bases lunaires – tout en soulignant à quel point de nombreuses choses restent expérimentales.
Quelle: 3druck.com
Les méthodes de construction hybrides, qui combinent l'impression 3D avec des méthodes traditionnelles, constituent une tendance prometteuse dans la construction moderne.
Faits et questions ouvertes
Il est démontré que les maisons peuvent être réellement construites et obtenir des permis grâce à l'impression 3D. Des exemples incluent la maison individuelle à Beckum ( PERI) ) et le centre de données Wavehouse à Heidelberg ( PERI 3D Construction, Heidelberg Materials). ). Les projets de lotissements au Texas sont aussi de véritables maisons résidentielles qui sont vendues et habitées ( Reuters, ICON Homes).
Il est également bien démontré que les procédés de construction additive peuvent réduire les déchets matériels, car seule la quantité nécessaire de béton est extrudée et les coffrages deviennent en grande partie inutiles ( Wins Solutions, Ricoh). ). Les études décrivent des avantages pour les géométries complexes, car des formes organiques ou des tracés muraux libres peuvent être réalisés sans coffrages coûteux ( ScienceDirect, Structures Insider).
Il est incertain dans quelle mesure les réels gains en coût et en temps à grande échelle existent. Les fabricants parlent d'économies entre 10 et 35 pour cent ( COBOD, Weerg, TRERC). ). Cependant, les analyses économiques indiquent que l'acquisition ou la location des imprimantes, la formation des équipes et l'adaptation de la planification peuvent partiellement annuler ces économies. Il manque encore des données comparatives robustes sur l'ensemble du cycle de vie d'un bâtiment ( Warrington UF, Reason.org).
Il est également incertain que la durabilité à long terme des murs imprimés. Il n'existe naturellement pas encore d'études à long terme sur des décennies ( ScienceDirect, HUDUser). ). Les auteurs spécialisés soulignent que des questions comme fissuration, comportement face à l'humidité et concepts de réparation doivent être examinés plus avant ( Passive House Accelerator, Structures Insider).
Il est faux ou trompeur de promettre qu'une maison complète peut être « construite en 24 heures pour quelques milliers d'euros ». Le temps d'impression souvent cité ne concerne que les murs, pas les fondations, le toit, l'aménagement intérieur, les installations ou les phases d'autorisation et de planification ( EcoHome, ECS Limited). ). Des analyses critiques montrent que de tels titres masquent la complexité réelle du processus de construction ( Dwell, Hackaday, Passive House Accelerator).
Quelle: user-added
Un exemple d'architecture moderne qui pourrait être réalisée grâce à des méthodes de construction innovantes telles que l'impression 3D.
Implications pratiques
Les bâtiments imprimés en 3D constituent des options réelles, mais ne sont pas encore largement disponibles. Ceux qui souhaitent construire ou accéder à une telle maison devraient examiner attentivement les fournisseurs, le cadre d'autorisation et les retours d'expérience locaux ( EcoHome, ECS Limited).
Trois questions sont déterminantes : premièrement, quelles parties de la maison seront réellement imprimées et quels métiers seront réalisés classiquement ( UBE). ). Deuxièmement, à quel point le devis est transparent pour l'ensemble de la construction, y compris la planification, la technique et la maintenance, est ( TRERC, Reason.org). ). Troisièmement, existe-t-il des projets de référence du même fournisseur qui fonctionnent pendant plusieurs années dans un climat similaire ( Passive House Accelerator).
Pour les personnes intéressées par la durabilité, le choix des matériaux est pertinent. Des projets avec des mélanges à base de terre ou d'argile ou des composites biosourcés visent à réduire drastiquement l'empreinte CO2. Bien que les projets d'impression béton classiques réduisent certes les déchets, restent à base de ciment ( Wikipedia, Reasons to be Cheerful, Wins Solutions). ). Étant donné que le secteur de la construction représente une part importante des émissions d'énergie à l'échelle mondiale, de véritables améliorations ici pourraient avoir de grands effets ( Wikipedia).
Dans les reportages médiatiques, il est utile de prendre en compte les intérêts du porte-parole. Une vidéo d'entreprise mettra en avant les avantages, tandis que les enquêtes indépendantes et les revues scientifiques mettront en évidence des incertitudes et des points encore à clarifier ( ScienceDirect, ResearchGate).
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La timelapse d'un grand bâtiment résidentiel imprimé par l'imprimante montre la technique – et rend en même temps visible combien de travaux de construction classiques restent nécessaires à côté de l'imprimante.
Bien que de nombreux murs aient été imprimés, des questions essentielles restent en suspens. La durabilité à long terme sur plusieurs décennies n'est pas encore empiriquement démontrée, car la plupart des projets n'ont que quelques années ( ScienceDirect). ). Les revues de littérature systématiques soulignent que les données sur la durabilité, l'entretien et le coût total de possession manquent encore ( ResearchGate).
Il est également incertain de savoir à quelle vitesse le droit d'urbanisme et les normes s'adaptent. Une analyse commandée par l'agence americaine HUD évoque l'absence de standards, des directives peu claires et un manque d'expérience au sein des autorités comme obstacles centraux à une adoption plus large ( HUDUser). ). Des indications similaires se retrouvent dans les évaluations en Europe et en Amérique du Nord ( EcoHome, ECS Limited).
Une autre question ouverte concerne la dimension sociale : les logements imprimés en 3D sont-ils réellement construits là où les personnes à faible revenu en ont besoin, ou plutôt comme des projets phares sur des marchés attrayants ( The New Yorker, Reason.org)? ) ? Les analyses avertissent qu'il ne faut pas considérer la technologie comme la seule réponse à la pénurie de logements tant que les prix des terrains, le financement, les infrastructures et les politiques locales ne sont pas pris en compte ( AIU, Dwell).
Les maisons imprimées en 3D montrent à quel point la construction peut changer. Il existe de vrais logements, des quartiers entiers et des bâtiments spéciaux complexes démontrant que la technologie peut fonctionner en pratique ( PERI 3D Construction, PERI, Reuters). ). En même temps, il est clair que ce mode de construction ne résout pas du jour au lendemain la pénurie de logements, ni ne remplace les métiers classiques ni une planification urbaine soignée ( ScienceDirect, Reason.org).
Il vaut la peine de suivre attentivement les évolutions, de poser des questions avec curiosité et de vérifier les affirmations avec leurs sources – en particulier pour les promesses spectaculaires concernant les temps de construction, les coûts et la durabilité. Ainsi, les opportunités de cette nouvelle méthode de construction peuvent être exploitées sans perdre pied.