\u00abNotre maison respecte le Code de la construction, indique Benoit Furet, chef de projet et chercheur \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Nantes. Dix maisons suppl\u00e9mentaires sont d\u00e9j\u00e0 pr\u00e9vues.\u00bb C\u2019est que ce processus de construction num\u00e9rique permet de gagner du temps et de limiter les co\u00fbts en \u00e9liminant les coffrages pour le b\u00e9ton et les \u00e9chafaudages. En moyenne, il faut compter trois jours pour construire les murs, contre trois semaines avec des m\u00e9thodes ordinaires.<\/p>\n
\u00abL\u2019impression 3D facilite la r\u00e9alisation d\u2019arrondis, ce qui est important quand on sait que les angles sont la principale source de d\u00e9perdition de chaleur des b\u00e2timents. Dans les constructions traditionnelles, les arrondis sont souvent co\u00fbteux. Ils n\u00e9cessitent des coffrages adapt\u00e9s et sont la plupart du temps r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 partir de mat\u00e9riaux produits \u00e0 la demande ou qui doivent \u00eatre d\u00e9coup\u00e9s\u00bb, ajoute Benoit Furet. Gr\u00e2ce \u00e0 une technologie in\u00e9dite, la maison de Nantes n\u2019a pas d\u2019angles droits. Gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019ajout de polyur\u00e9thane, l\u2019isolation thermique peut d\u00e9passer de 40\u2009% celle obtenue avec les processus classiques.<\/p>\n
Les pionniers<\/strong><\/p>\n L\u2019\u00e9quipe nantaise n\u2019est pas la seule \u00e0 s\u2019int\u00e9resser \u00e0 ces innovations. De nombreux projets europ\u00e9ens exploitent la robotique et l\u2019impression 3D dans la construction, et associent d\u2019ailleurs souvent les deux technologies. En 2011 d\u00e9j\u00e0, une \u00e9quipe de quatre robots volants avait r\u00e9ussi \u00e0 \u00e9difier une tour de 6 m\u00e8tres de haut, compos\u00e9e de centaines de pi\u00e8ces de polystyr\u00e8ne, dans un mus\u00e9e d\u2019Orl\u00e9ans. Tout comme Benoit Furet et son \u00e9quipe, des chercheurs de l\u2019Universit\u00e9 technique de Dresde tentent de combiner b\u00e9ton et impression 3D, pour gagner du temps et limiter les co\u00fbts en supprimant les coffrages.<\/p>\n De son c\u00f4t\u00e9, la Technische Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM) se concentre sur les caract\u00e9ristiques m\u00e9caniques des robots. Dans le cadre du projet \u00abHephaestus\u00bb, des chercheurs travaillent sur un robot c\u00e2bl\u00e9, utilisable sur les fa\u00e7ades de b\u00e2timent pour des travaux de construction ou d\u2019entretien. Comme ce robot est dirig\u00e9 par un syst\u00e8me de c\u00e2bles fix\u00e9s sur le toit, il est particuli\u00e8rement adapt\u00e9 aux interventions sur des b\u00e2timents de grande hauteur.<\/p>\n Rien \u00e0 voir avec la robotique automobile<\/strong><\/p>\n Le sp\u00e9cialiste britannique du b\u00e2timent Balfour Beatty pr\u00e9dit qu\u2019en 2050 les robots auront remplac\u00e9 les ouvriers, et feront \u00e9quipe avec une armada de drones qui survoleront et surveilleront les chantiers. Des algorithmes g\u00e9n\u00e9rant des mod\u00e8les 3D et 4D devraient contr\u00f4ler et planifier le tout. Mais pour l\u2019heure, le secteur de la construction s\u2019appuie encore largement sur des processus classiques et ne peut se passer de main-d\u2019\u0153uvre.<\/p>\n Ce qui n\u2019a rien de surprenant pour Thomas Linner, de la chaire de construction et de robotique de la construction de la TUM: \u00abLes b\u00e2timents comportent souvent de grands \u00e9l\u00e9ments complexes, pour lesquels les robots atteignent rapidement leurs limites. Par ailleurs, tout projet de construction est subordonn\u00e9 \u00e0 des contraintes locales, comme le climat ou l\u2019utilisation de mat\u00e9riaux sp\u00e9cifiques. Les variables sont beaucoup plus nombreuses que dans l\u2019industrie automobile.\u00bb<\/p>\n L\u2019expert remarque n\u00e9anmoins un int\u00e9r\u00eat grandissant pour la construction automatis\u00e9e depuis environ six ans. \u00abC\u2019est principalement li\u00e9 aux nouvelles directives europ\u00e9ennes en mati\u00e8re d\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique. L\u2019impression 3D et les robots permettent de limiter les co\u00fbts et de faire des \u00e9conomies de mat\u00e9riaux.\u00bb<\/p>\n Enjeux<\/strong><\/p>\n Selon Benjamin Dillenburger, professeur de technologie de construction num\u00e9rique \u00e0 l\u2019Institut f\u00fcr Technologie in der Architektur de l\u2019EPFZ, l\u2019impression 3D soul\u00e8ve des questions fondamentales: \u00abIl existe d\u00e9j\u00e0 des processus automatis\u00e9s pour pr\u00e9fabriquer certaines pi\u00e8ces de b\u00e2timents standards, pour lesquelles l\u2019impression 3D ne serait pas forc\u00e9ment rentable.\u00bb Selon lui, cette technologie se pr\u00eaterait particuli\u00e8rement \u00e0 des mod\u00e8les originaux et des \u00e9tapes de construction sp\u00e9cifiques.<\/p>\n Le projet \u00abDFAB House\u00bb est un bon exemple d\u2019utilisation cibl\u00e9e de plusieurs fonctions num\u00e9riques. Men\u00e9 par Benjamin Dillenburger et plusieurs autres professeurs de l\u2019EPFZ, il a pour but de construire un b\u00e2timent de recherche (le \u00abNEST\u00bb de l\u2019Empa et de l\u2019Eawag, deux laboratoires de recherche suisses) en Allemagne.<\/p>\n Le mur porteur du rez-de-chauss\u00e9e du b\u00e2timent de trois \u00e9tages est r\u00e9alis\u00e9 par un robot mobile d\u2019environ 2 m\u00e8tres, suivant un processus \u00abMesh Mould\u00bb, con\u00e7u par des chercheurs en robotique, science des mat\u00e9riaux et statique des constructions. Le robot commence par construire, \u00e0 partir de mod\u00e8les 3D, un treillis en acier dans lequel du b\u00e9ton sera ensuite coul\u00e9 manuellement. Gr\u00e2ce au maillage fin du treillis, le b\u00e9ton ne peut pas s\u2019\u00e9couler. L\u2019\u00e2me m\u00e9tallique fait ainsi office de coffrage et d\u2019armement.<\/p>\n Coins et recoins<\/strong><\/p>\n Comme dans la maison de Nantes, le mur porteur de la DFAB House n\u2019a pas d\u2019angles droits; il est doublement incurv\u00e9. Le coffrage du plafond est fabriqu\u00e9 \u00e0 l\u2019aide d\u2019une grande imprimante 3D \u00e0 sable, puis recouvert manuellement de b\u00e9ton projet\u00e9. Un coffrage imprim\u00e9 permet de r\u00e9aliser des formes complexes en b\u00e9ton.<\/p>\n Dans le cadre du projet, la forme irr\u00e9guli\u00e8re du plafond est con\u00e7ue pour que la r\u00e9partition de mat\u00e9riau soit align\u00e9e sur les besoins structurels. Ce qui a permis de r\u00e9duire de plus de 50\u2009% la quantit\u00e9 de b\u00e9ton utilis\u00e9e. Les constructions en bois des deux \u00e9tages sup\u00e9rieurs constituent \u00e9galement une innovation: elles sont pr\u00e9fabriqu\u00e9es et assembl\u00e9es dans le cadre de \u00abSpatial Timber Assemblies\u00bb, le plus grand projet au monde alliant robotique et architecture, men\u00e9 par l\u2019EPFZ. Le b\u00e2timent de 200 m\u00b2 devrait \u00eatre termin\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9t\u00e9 2018. Il servira de lieu de vie et de travail \u00e0 des chercheurs invit\u00e9s.<\/p>\n Assistants constructeurs<\/strong><\/p>\n En Europe, contrairement aux pays \u00e9mergents, la r\u00e9novation constitue le principal d\u00e9fi de l\u2019industrie du b\u00e2timent. D\u2019apr\u00e8s une \u00e9tude de l\u2019UE, elle repr\u00e9sente plus de 57\u2009% des activit\u00e9s de construction. Pour Benjamin Dillenburger, les technologies d\u2019impression 3D conviendraient tr\u00e8s bien pour ces t\u00e2ches, puisque les travaux de post-contrainte ou d\u2019agrandissement exigent le plus souvent des solutions sur mesure. Une r\u00e9novation plus efficace passerait \u00e9galement par des mod\u00e8les 3D num\u00e9riques performants.<\/p>\n Bernard Cherix de l\u2019\u00e9cole polytechnique f\u00e9d\u00e9rale de Lausanne con\u00e7oit de tels mod\u00e8les afin de r\u00e9pondre de fa\u00e7on optimale aux exigences de r\u00e9novation des b\u00e2timents. Il a d\u2019ailleurs adopt\u00e9 cette approche pour la r\u00e9novation de la Tour Bel-Air de Lausanne, le premier gratte-ciel \u00e9rig\u00e9 en Suisse, d\u2019une hauteur de 78 m\u00e8tres. \u00abPour l\u2019installation des nouveaux syst\u00e8mes d\u2019isolation et de ventilation, il \u00e9tait important de commencer par une simulation num\u00e9rique\u00bb, explique-t-il.<\/p>\n Quelques limites encore<\/strong><\/p>\n De m\u00eame, certains \u00e9l\u00e9ments du b\u00e2timent devant \u00eatre agrandis, il a fallu simuler ces op\u00e9rations, afin de ne pas alt\u00e9rer l\u2019aspect ext\u00e9rieur du b\u00e2timent class\u00e9. D\u2019apr\u00e8s le chercheur, ces mod\u00e8les ont garanti l\u2019efficacit\u00e9 des travaux, en limitant les erreurs et les quantit\u00e9s de mat\u00e9riaux utilis\u00e9es.<\/p>\n \u00abDans quelques cas, l\u2019impression 3D et la robotique peuvent \u00eatre tr\u00e8s utiles\u00bb, ajoute-t-il. Mais selon lui, le potentiel de l\u2019intelligence artificielle dans les mod\u00e8les 3D num\u00e9riques serait bien plus important. Benoit Furet souligne \u00e9galement que des obstacles emp\u00eachent une utilisation plus large des imprimantes 3D et des robots dans la construction: \u00abActuellement, nos robots ne peuvent malheureusement construire que des maisons \u00e0 un \u00e9tage. Pour pouvoir travailler sur plusieurs \u00e9tages, il faudrait qu\u2019ils soient plus l\u00e9gers.\u00bb<\/p>\n Selon le chercheur, il y aurait \u00e9galement des restrictions quant \u00e0 la construction de composants horizontaux. L\u2019automatisation compl\u00e8te des chantiers serait-elle un objectif trop ambitieux? Thomas Linner en est convaincu: \u00ab\u00e0 long terme, les chantiers fonctionneront comme des usines. Pourtant, je ne crois pas \u00e0 une automatisation compl\u00e8te. Je pense que les technologies num\u00e9riques assisteront les hommes, qui resteront indispensables aux phases de pr\u00e9paration et de finition.\u00bb<\/p>\n _______<\/p>\n Une version de cet article est parue dans le magazine Technologist (no 13).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Dans le domaine de la construction, les technologies num\u00e9riques permettent de gagner du temps et de limiter les co\u00fbts. 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