Impression 3D, la fabrication additive sort du laboratoire

En cours d'industrialisation, la fabrication additive dans le secteur du bâtiment pose des questions inédites sur la mise au point des matériaux, la création d'une chaîne numérique de la conception à la fabrication.

L'impression 3D ou la fabrication additive a récemment été médiatisée avec la maison Yhnova, à Nantes (44), imprimée sur site avec le procédé BatiPrint3D, et avec la maison Concept Yrys du Groupe MFC dont les colonnes aux formes organiques ont été imprimées par XtreeE. Afin de garantir la résistance structurelle de ces deux projets, seul le coffrage du béton a été imprimé. Plus ambitieux, les nouveaux projets en développement entendent industrialiser le procédé et imprimer des éléments structurels. C'est le cas des cinq maisons du programme Viliaprint à Reims (51) de Plurial Novilia, avec Coste Architectures, Demathieu Bard et XtreeE pour l'impression 3D, de la maison en métropole lilloise de Vilogia avec Envergure Architectes, Bouygues Bâtiment ainsi que du futur siège social de Constructions 3D. Les centres de recherche universitaires et les écoles d'ingénieurs sont mobilisés. « L'impression 3D requiert une vision globale et nous travaillons sur trois volets en même temps : la partie architecturale avec le BIM et la mise au point de solutions robotisées adaptées à la construction, le développement de nouveaux matériaux à bas carbone, comme la terre crue, l'argile ou les géopolymères ainsi que l 'organisation du projet et du chantier avec le lean », résume Zoubeir Lafhaj, titulaire de la chaire de recherche industrielle construction 4.0 à l'École centrale de Lille (59).

Pour son imprimante béton, Sika met en avant une impression 3D très rapide, à environ un mètre par seconde et une précision inférieure au millimètre.

Une forme optimisée

La fabrication additive autorise une certaine liberté dans le design (le free form) avec des formes fluides et organiques, mais il faut tenir compte des limites d'une fabrication par empilement successives de couches. « Il existe des règles à suivre avec un éventail de contraintes à connaître comme la pente autorisée par rapport à la verticale. Suivant l 'usage en compression ou en traction, le devers d 'une pièce doit ainsi être limité entre 10 et 25 à 30° max. Il faut aussi tenir compte de la précision et de la dimension minimale des couches », explique Axel Théry, cofondateur de Constructions 3D.

La matière imprimée est coûteuse et son utilisation est optimisée en créant des cavités. Entre 30 et 70 % de la matière serait économisée. « On imprime un corps creux en s' inspirant de l'ossature bois pour que ce soit porteur. Pour l ' isolation, il est possible d'exploiter la présence de ces creux pour injecter de la mousse PU ou[…]