Le fonctionnement de l'impression 3D dans le secteur du BTP 

L'impression 3D est un procédé de fabrication qui crée des objets en superposant des couches successives de matériaux selon un modèle numérique. Contrairement aux méthodes traditionnelles de construction, qui consistent souvent à enlever du matériau pour obtenir la forme désirée, l'impression 3D ajoute du matériau uniquement là où c'est nécessaire, minimisant ainsi le gaspillage.

Les matériaux utilisés en impression 3D

Dans le secteur de la construction, l'impression 3D utilise comme matière première le béton. Il s'agit d'un béton différent d'un béton classique, qui, trop lourd, s'affaisserait sous son propre poids. Pour la 3D, le béton est plus liquide et à prise rapide.

Des entreprises travaillent actuellement pour proposer un béton bas carbone avec moins de ciment dans sa composition. À terme, des solutions à base de terre crue ou de matériaux bio-sourcés semblent être la solution la plus écologique.  

Les projets de construction aujourd’hui réalisés en impression 3D  

Alors que la recherche à ce sujet a réellement commencé dès les années 1980, des projets de grande ampleur menés ces dernières années ont prouvé la viabilité de l'impression 3D dans le secteur de la construction. Aujourd'hui, des entreprises proposent également des solutions d'aménagements urbains et routiers. 

Les premières maisons en impression 3D en France

En 2018, la ville de Nantes a inauguré le premier logement social fabriqué via impression 3D. Baptisée Yhnova, cette maison de 95 m², a été construite grâce à une technologie développée par l'université de Nantes. Pour cette réalisation, le procédé de construction ne se limite pas au seul béton. L'imprimante, ici un robot doté d'un bras de 4 mètres, dépose dans un premier temps deux parois en mousse polyuréthane expansive. La mousse joue à la fois le rôle d'isolant thermique et celui de coffrage pour y couler le béton. À la suite de cette inauguration, 5 nouvelles maisons dont les murs ont été imprimés en 3D ont été construites à Reims. 

Des projets similaires ont vu le jour un peu partout sur le globe, d'abord à Dubaï (Émirats Arabes Unis) en 2019, puis à Eindhoven (Pays-Bas) en 2021, ou encore à Holstebro (Danemark) l'année suivante. 

Quels avantages pour l'impression 3D dans le BTP ? 

La réduction des coûts

L'un des principaux avantages de l'impression 3D en construction est la réduction des coûts. La précision de la fabrication additive permet de minimiser les déchets de matériaux, ce qui peut réduire considérablement les dépenses. De plus, l'automatisation du processus peut diminuer le besoin de main-d'œuvre et réduire les coûts salariaux.

La rapidité d'exécution

L'impression 3D peut accélérer le processus de construction de manière significative. Des structures qui nécessitent des semaines ou des mois de construction avec des méthodes traditionnelles peuvent être réalisées en quelques jours avec l'impression 3D. Cette rapidité est particulièrement avantageuse pour les projets nécessitant une intervention rapide, comme les logements d'urgence après des catastrophes naturelles.

La flexibilité de la conception

L'impression 3D offre une liberté de conception inégalée. Les architectes et les ingénieurs peuvent créer des formes complexes et des structures innovantes qui seraient difficiles ou impossibles à réaliser avec des méthodes traditionnelles. Cette flexibilité ouvre la voie à des conceptions plus audacieuses et plus créatives.

La durabilité et l'efficacité énergétique

La capacité de l'impression 3D à optimiser l'utilisation des matériaux contribue à une construction plus durable. De plus, certains matériaux utilisés dans l'impression 3D, comme les mélanges de béton écologiques, pourraient à l'avenir diminuer l'impact environnemental du secteur de la construction. 

Les freins au déploiement de l'impression 3D dans la construction

Le coût initial des équipements

Malgré les économies potentielles à long terme, le coût initial des équipements d'impression 3D peut être prohibitif. Les imprimantes 3D industrielles et les matériaux spécialisés nécessaires pour la construction sont coûteux, ce qui peut représenter un obstacle pour les petites et moyennes entreprises. Le prix d'une imprimante 3D de construction est aujourd'hui compris entre 200 000 et 1 million d'euros. 

La réglementation et les normes de construction

L'adoption de l'impression 3D dans la construction est freinée par l'absence de normes et de réglementations spécifiques. Les codes de construction traditionnels ne tiennent pas compte des techniques et des matériaux de fabrication additive, ce qui peut compliquer l'approbation des projets imprimés en 3D par les autorités locales. Un gros travail législatif devra être effectué dans les années à venir. 

Les compétences techniques

L'utilisation de l'impression 3D dans la construction nécessite des compétences techniques avancées. Les professionnels du BTP doivent être formés à l'utilisation des logiciels de modélisation 3D, à la maintenance des imprimantes et à la gestion des matériaux spécifiques. La formation et le recrutement de personnel qualifié peuvent représenter un défi supplémentaire. 

Les limites des matériaux

En impression 3D, il existe à l'heure actuelle des limitations en termes de durabilité et de performance par rapport aux matériaux de construction traditionnels. Par exemple, les structures en béton imprimées en 3D peuvent ne pas offrir la même résistance que celles construites avec du béton coulé conventionnellement. Seule la recherche et développement permettra à terme d'atteindre le même niveau de performance.

Alexandre Masson
Photo de une : Adobe Stock