Centre d'apprentissage 3D
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Personnalités de l'impression 3D

L'impression 3D pour la construction et l'architecture : Le guide complet 2020

Introduction

Voici le guide complet de l’impression 3D pour la construction. Nous allons vous détailler les avantages de l’impression 3D pour le secteur de la construction et nous allons voir quelles sont les technologies qui sont développées pour révolutionner ce secteur. 

L’impression 3D est-elle le futur de la construction ? Peut-elle devenir une alternative aux techniques de construction traditionnelles dans le futur ? C’est également ce à quoi nous allons nous intéresser ! Vous trouverez des informations sur les premières expérimentations en termes de maisons et de bâtiments imprimés en 3D, mais plus important encore, nous allons voir comment la fabrication additive peut vous aider dans vos projets. Comment pouvez-vous l’utiliser ? Pour quels projets ?

Pourquoi devriez-vous utiliser des logiciels 3D pour l’architecture

L’impression 3D commence par l’utilisation du bon logiciel 3D. Trouver le bon logiciel d’architecture peut être compliqué, car d’ArchiCAD à Revit, biens des programmes sont dédiés à l’architecture et offrent de superbes ensembles d’outils. 

Pourquoi ces logiciels sont-ils si utiles ? Même si vous ne comptez pas utiliser l’impression 3D, ces programmes peuvent vous aider à mieux visualiser vos projets, vous comme vos clients. Vous serez en mesure de produire des rendus photoréalistes et de retoucher vos modèles 3D jusqu’à ce qu’ils correspondent à vos attentes. 

Grâce à ces logiciels, vous pouvez transformer n’importe quelle idée en modélisation détaillée. De plus, un logiciel de modélisation 3D utilisant le Cloud vous offrira l’opportunité d’optimiser la collaboration et la communication au sein de votre équipe. Votre travail sera accessible par tous, et chacun aura la capacité de le modifier. 

Les avantages de l'impression 3D pour la construction

Maintenant que vous savez comment c’est fait, abordons pourquoi nous le faisons. On pourrait penser que les technologies que nous avons à disposition nous permettent déjà de construire différentes structures, qu’elles nous permettent de réaliser des maisons, appartements et bureaux avec stabilité. Existe t’il donc des voies d’amélioration ? Oui. Reconstruire des villes entières après des catastrophes naturelles, prévoir des abris pour les sans-domiciles et de manière plus générale, construire des habitats plus durables. Ce ne sont là qu’une partie des problèmes auxquels l’impression 3D peut répondre

Production rapide

 
L’impression 3D dans le secteur de la construction se traduit dans une réduction significative du temps de production. Ceci est dû au fait que les machines sont rapides, certaines d’entre elles sont à même de fabriquer des bâtiments de 55 à 75 m² en 24 heures. Les imprimantes 3D sont aussi totalement automatiques, ce qui permet d’éviter les erreurs humaines. Les machines n’ont uniquement besoin que d’être supervisées, mais le gros du processus de production n’implique pas d’intervention humaine. De plus, les imprimantes 3D ne requièrent pas d’outillage. Elles sont programmées avec les plans de construction pour les imprimer directement, ce qui élimine le besoin de supports additionnels, de matériaux différents et autres aspects qui doivent être pris en compte avec des méthodes traditionnelles. https://hypepotamus.com/news/new-story-unveils-3d-printed-home/

Presque zéro gaspillage de matériaux 

 
L’avantage principal de l’utilisation de l’impression 3D dans le secteur de la construction est la réduction des coûts dus au gaspillage de matériaux. C’est parce que les imprimantes 3D, tels que les bras robotiques, utilisent exactement la quantité de matériaux dont elles ont besoin. Produire des bâtiments couche par couche et avec des structures réticulaires permet de réaliser des réductions de coûts importantes. Pas seulement ça, mais elles sont aussi capables de recycler les matériaux. Ce facteur est aussi bénéfique pour l’environnement. L’impression 3D a un bien plus petit impact sur l’environnement que les technologies de fabrication traditionnelles. Une entreprise Italienne nommée WASP a contribué au développement de l’impression 3D en concevant une des imprimantes 3D les plus larges au monde, qui est capable de produire des maisons à partir de matériaux disponibles localement, ce en utilisant de l’énergie verte. Ceci se traduit par de plus petites émissions, ce qui est un grand enjeu important dans le secteur de la construction. L’année dernière nous avons évoqué la première famille a avoir emménagé dans une maison imprimée en 3D. La maison en question avait été produite à Nantes et fait partie du projet Yhnova. Il n’a fallu que 54 heures pour imprimer la maison et le coût global fut environ 20 % moins important qu’avec des techniques de construction traditionnelles. La fabrication additive peut aussi aider à bâtir un meilleur futur pour le secteur de la construction.   

L’efficacité économique de l’impression 3D dans le secteur de la construction

 
Comme mentionné précédemment, l’utilisation de la fabrication additive permet d’utiliser moins de matériaux et implique moins de personnel sur les travaux de construction. Ces facteurs réduisent radicalement les coûts de construction liés à l’impression 3D.   La réduction des pertes de matériaux que cette technologie permet de réaliser aussi de réduire les coûts d’approvisionnement. Les imprimantes 2D sont quant à elles autonomes, ne requièrent pas de temps d’arrêt et permettent par conséquent de gagner du temps. Par ailleurs, plus vite l’imprimante 3D peut terminer la construction, plus vous économiserez de coûts. https://www.3dnatives.com/en/3d-printed-house-companies-120220184/  

Designs innovants

 
Le dernier bénéfice lié à l’impression 3D dans le secteur de la construction se caractérise par les solutions innovantes auxquelles elle donne accès. Les technologies 3D peuvent améliorer la gestion de projet car elles peuvent être utilisées dès l’étape de modélisation, c’est-à-dire la création de plans CAO des bâtiments (qui sont des dessins techniques comprenant tous les paramètres). Grâce à ces fichiers, une modélisation 3D de la construction peut-être réalisée selon les attentes des clients et permettra de leur présenter les solutions de design envisagées.   Répondre aux besoins des clients et présenter des solutions adaptées à leurs demandes est crucial. La fabrication additive aide à ce niveau-là Comme nous l’avons mentionné plus tôt avec les technologies 3D, vous pouvez présenter à vos clients les visualisations 3D des structures, mais vous pouvez également les  imprimer en 3D. Notre client, Valoptim, l’a justement fait ! La famille a pu se projeter dans la maison dans laquelle elle allait vivre. Ces maquettes permettent de personnaliser la structure en profondeur.   Concernant les projets à grande échelle, la fabrication additive nous confère une liberté de design permettant de réaliser de nouvelles formes et de répondre à nos besoins avec de nouvelles solutions. Ces nouvelles possibilités de personnalisation des structures sont inédites. Par ailleurs, installer une imprimante 3D à un endroit est plus facile que de faire venir une équipe de construction entière. Enfin, certaines machines fonctionnent grâce aux énergies vertes et ne requièrent donc pas d’alimentation, ce qui permet de les acheminer dans des zones sous-développées.

Quelles sont les différentes technologies ?

Pour commencer à aborder les applications de la fabrication additive dans la construction, nous devons nous intéresser aux technologies existantes, puis leurs avantages. Pour l’instant, il existe plusieurs options pour utiliser l’impression 3D dans le secteur de la construction.

 

Les extrudeuses sur bras robotique

 

Issue d’une technologie dite de “contour crafting”, ces machines ont un fonctionnement assez similaire à celui des imprimantes 3D FDM. Les rails sont disposés de sorte à permettre au bras de bouger. À l’intérieur des limites du rail, le bras construit le bâtiment couche par couche en extrudant du ciment de l’embout. Il s’agit là de la technologie d’impression 3D la plus commune pour construire des structures XL.

Credit: XtreeE

 

L’impression 3D de sable

 

Le prochain processus d’impression 3D est plus similaire aux technologies industrielles comme la SLS ou Jet Fusion. Le pionner qui l’a testé est l’architecte Italien Enrico Dini, qui a construit son imprimante 3D en forme de D. La machine étale une couche de poudre de sable, et solidifie la structure avec un liant. C’est exactement comme ceci que nos imprimantes 3D pour le métal fonctionnent ! 

https://www.3dnatives.com/en/3d-printing-construction-310120184/

 

Les technologies de métaux

 

Enfin, pour des structures comme les ponts, qui doivent supporter plus de pression, l’entreprise Hollandaise MX3D a développé la fabrication additive arc fil (WAAM). L’équipe a décrit la technologie : “Nous avons combiné un robot industriel avec une machine de soudure pour le transformer en imprimante 3D qui fonctionne avec notre logiciel”. Le robot permet d’effectuer des structures métalliques sous 6 axes.

https://www.3dnatives.com/en/3d-printing-construction-310120184/

Les meilleurs projets de construction imprimés en 3D

Nous avons beaucoup évoqué les avantages de la fabrication additive pour le secteur de la construction. L’impression 3D donne accès à de nouvelles possibilités de design, réduit les coûts et donne lieu à des projets de construction avec de faibles impacts environnementaux. Finissons en avec la théorie et intéressons-nous à ce à quoi que les avantages de l’impression 3D ont donné naissance !  Nous avions mentionné une famille ayant emménagé dans une maison imprimée en 3D et autres projets de maisons. Dans nos autres exemples, nous allons vous présenter d’impressionnants projets provenant des Pays-Bas, de Dubaï, mais également le premier pont imprimé en 3D. Qu’en est-il de la fabrication de maisons en seulement 24 heures ? Voyons jusqu’où les technologies 3D ont permis d’aller dans le secteur de la construction.  

Construire une maison en 24h ? 

 
Apis Cor est une entreprise Russe spécialisée dans les imprimantes 3D pouvant fabriquer des maisons en 24 heures, grâce au contour crafting. Pas seulement ça, les machines peuvent aussi fonctionner en hiver une fois qu’elles sont couvertes. Les imprimantes 3D peuvent être transportées jusqu’au site de construction et sont opérationnelles en seulement 30 minutes. Le ciment est issu d’un mélange qui se solidifie rapidement, ce qui permet à l’imprimante 3D de fonctionner avec vitesse. L’entreprise a également voulu mettre en avant que la forme des bâtiments ne doivent pas nécessairement être carrée, et que l’architecture peut comprendre de nouvelles formes. Avec des expériences comme celle-ci, nous pouvons observer que l’impression 3D peut devenir une solution sérieuse à la crise des logements qui se profile pour les années à venir.    

Imprimer en 3D une nouvelle vie

 
New story est une organisation sans but lucratif dont la mission consiste à offrir des maisons aux plus démunis. Ils ont construit un total de 850 maisons en 3 ans, mais ont néanmoins pensé qu’ils doivent pouvoir faire plus. Brett Hagler, le cofondateur de New Story, a vu le potentiel de la fabrication additive. Ils ont développé de nouveaux designs et de nouvelles solutions de construction qui permettent d’améliorer leur processus et de diminuer drastiquement leurs coûts. L’impression 3D a permis à l’organisation de fabriquer 100 maisons en 8 mois. Ce nombre représente plus de 12 maisons par mois, et pour l’organisation, ce la signifie 12 familles qui ont finalement accès au logement.   New Story a été capable d’en faire autant grâce à sa collaboration avec Icon, qui a conçu l’imprimante 3D Vulcan. Cette machine peut être déplacée facilement dans des pays en voie de développement et peut opérer sans alimentation électrique. L’imprimante 3D est capable de construire des maisons allant de 55 à 75 m² en seulement 24 heures. Grâce aux technologies 3D, les coûts s’élèvent à 4000€. Ceci peut changer le futur des logements et aider chacun à trouver un toit.  https://www.artsy.net/article/artsy-editorial-inside-race-perfect-3d-printed  

Une forme de bureaux novatrice : Bâtir les bureaux du futur

 
L’impression 3D apporte de nouvelles formes à la construction. Grâce à cette technologie, les architectes ne sont plus limités lorsqu’il s’agit de doter des bâtiments de formes abstraites tel que pour de nouveaux bureaux réalisés à Dubaï. De nouvelles structures, très futuristes, ont été assemblées en seulement 17 jours, par une équipe de 17 professionnels. Ces structures sont équipées d’appareils permettant de réduire l’utilisation d’énergie. Aussi le simple fait d’utiliser l’impression 3D a permis de réduire les coûts de personnel de 50 %. Utiliser l’impression 3D pour la construction permet de réduire les coûts et de bâtir plus vite que par des moyens traditionnels. https://inhabitat.com/dubai-debuts-worlds-first-fully-3d-printed-building/  

Des façades impressionnantes inspirées du monde marin

En 2016, les Pays-Bas a accueilli la présidence du conseil de l’union européenne, et pour célébrer cela, un nouveau bâtiment a été construit pour que les politiciens puissent s’y rassembler. Grâce aux libertés de design conférés aux architectes par l’impression 3D, des façades extravagantes ayant l’apparence de voiles ont été réalisées pour recouvrir le bâtiment.   Les fentes en forme de rideau dévoilent des bancs bleus qui ont été modelés en 3D et fabriqués sur place avec une imprimante 3D de construction. Cette structure innovante a été produite avec du plastique Bio, qui a été développé spécialement pour cette occasion. Quand la Présidence européenne en Hollande arriva à son terme, le bâtiment a été démantelé et le plastique bio fut recyclé afin d’être réutilisé pour de futurs projets d’impression 3D. Ceci prouve que le secteur de la construction peut avoir un impact environnemental faible grâce aux technologies 3D.  https://www.detail-online.com/blog-article/3d-printed-europe-building-by-dus-architects-26804/

Ponts imprimés en 3D

La fabrication additive dans le secteur de la construction ne se limite pas juste aux bâtiments. Des applications de l’impression 3D peuvent être très bénéfiques à la construction de ponts. Ceci est dû à la capacité de cette technologie de créer des structures complexes, fortes et durables. À ce propos, nous avons récemment présenté le pont le plus long au monde imprimé en 3D en Chine !    Mais ce ne fut pas le seul pont piéton. Le pionnier des ponts imprimés en 3D est la Hollande. La construction en question fut construite à l’intention des cyclistes. Ce pont peut supporter un poids de 40 camions et grâce à la fabrication additive, il est durable. Les Pays-Bas ont en ce sens perçu le potentiel des technologies 3D étant donné que le prochain projet de pont est encore Hollandais.    Ce pont a été réalisé avec des technologies 3D et fut conçu par MX3D. L’entreprise a développé un bras robotique spécial qui est capable d’imprimer en 3D avec du métal. Ce pont fut doté d’un design abstrait et biologique, tandis que sa construction a été effectué grâce à un logiciel dont la même entreprise est à l’origine.   

Imprimer des maisons en 3D avec du riz

La fabrication additive est une utile pour donner vie à des architectures plus durables. Wasp, une société Italienne spécialisée dans la conception d’imprimantes 3D, a développé le projet Gaia. Ils réalisent des maisons en Contour Crafting en générant presque aucun gaspillage de matériaux. Les matériaux en question sont de la terre brute et du riz gaspillé, ce qui est disponible en grande quantité. La structure des murs leur confère une bonne isolation thermique et une bonne ventilation naturelle. Ce projet mets en valeur le fait qu’une architecture respectueuse de la nature et fonctionnelle est réalisable avec l’impression 3D.   

Impression 3D avec du ciment

Eindhoven est reconnue pour ses nombreuses expériences en impression 3D avec du ciment. Savez-vous qu’un projet de maisons imprimées en 3D est planifié à Eindhoven ? Ce projet va commencer à l’université d’Eindhoven, qui utilise des imprimantes 3D utilisant du ciment, dont les fabrications seront progressivement acheminées sur les lieux de construction. Le but de ce projet est de permettre la réalisation de superbes designs architecturaux tout en respectant le développement durable en évitant le gaspillage de matériaux et les émissions de CO2. 

Quel est le futur de l’impression 3D pour l’architecture ?

Comme vous pouvez le voir, l’impression 3D peut offrir bien des avantages au secteur de la construction et les entreprises qui utilisent cette technologie en tirent parti. Les technologies 3D aident à gérer le processus de fabrication, depuis les étapes préliminaires du projet jusqu’à sa finalisation. Les structures sont imprimées en 3D en requérant moins de temps et d’investissements que des processus traditionnels, tout en respectant mieux les valeurs de l’écologie. 

Mais au-delà de ces résultats très prometteurs, qui continuent de repousser les limites de l’impression 3D, vous pouvez accéder à des technologies telles que la SLS pour créer vos propres maquettes architecturales et repenser la façon dont vous concevez vos projets de construction. 

Les innovations auxquelles la fabrication additive donne accès ne sont pas seulement limitées  au secteur de la construction. Vous pouvez améliorer votre production aujourd’hui, avec nous. Nous offrons différentes technologies de fabrication additive, de l’impression 3D de plastique aux résines et aux métaux. N’attendez pas que vos concurrents n’adoptent cette technologie et faites de l’impression 3D une partie intégrante de votre entreprise aujourd’hui. Découvrez les différentes possibilités offertes par l’impression 3D, et recevez vos pièces imprimées en 3D à ParisBordeauxToulouse et dans toute la France !

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