L’industrie de la construction est en train de changer, grâce à l’impression 3D qui rend la construction de bâtiments et d’autres structures moins chère et plus rapide en automatisant les processus de construction à l’aide de solutions robotiques extrudant le béton. Au cours des cinq dernières années, l’impression 3D pour la construction (3DCP) a commencé à rattraper la prolifération des applications de l’AM et les améliorations constatées dans d’autres secteurs tels que les soins de santé et l’industrie, modifiant fondamentalement l’une des plus grandes industries du monde.
Comprendre l’industrie de l’impression 3D pour la construction
Les imprimantes 3D utilisées pour la construction se divisent généralement en deux catégories : les installations de type portique et les bras robotisés, la première étant la solution dominante pour l’impression sur site de structures de bâtiments entières. En outre, les acteurs du secteur de l’impression 3D pour la construction sont classés en trois catégories : les fournisseurs de technologie (tels que COBOD International), les fournisseurs de bâtiments clés en main de bout en bout qui agissent également en tant qu’entrepreneurs, en utilisant leurs propres matériaux, ou même les entrepreneurs généraux qui gèrent la construction de nouveaux bâtiments du début à la fin.
L’utilisation de l’impression 3D pour la construction a connu une croissance rapide au cours des cinq dernières années, non seulement en termes de bâtiments réalisés, mais aussi en ce qui concerne le type de bâtiments ou de structures réalisés. Pour ne citer que quelques applications et exemples de 3DCP, les machines de COBOD ont à elles seules été utilisées par nos partenaires pour imprimer des bâtiments d’un, deux ou trois étages jusqu’à 4 100 pieds carrés (par exemple, PERI Group). Ils ont construit des écoles (Holcim/14 Trees), des bases de tours d’éoliennes de 30 pieds (GE Renewable Energy) et de nombreuses autres structures sur six continents.
Pour les logements résidentiels, qui ont suscité le plus d’intérêt jusqu’à présent, 3DCP prend en compte jusqu’à 45 % maximum du coût total de la construction du bâtiment. En effet, certains types de coûts ne peuvent pas encore être couverts par la technologie d’impression : Il s’agit notamment des finitions/surfaces, des fenêtres, des portes et des composants cachés tels que les équipements mécaniques, électriques ou de plomberie. Pour les applications plus commerciales et industrielles, comme les tours d’éoliennes, la technologie couvre un pourcentage beaucoup plus élevé, jusqu’à 80 % du coût total.
Le marché du 3DCP n’en étant qu’à ses débuts, il est encore trop tôt pour se fier aux estimations de la taille du marché de l’industrie. Toutefois, en raison de la taille du marché de la construction, si le 3DCP n’était utilisé que sur 0,01 % des sites de construction, la taille du marché serait encore énorme.
Pourquoi l’impression 3D pour la construction prend-elle son essor ?
La 3DCP présente quatre avantages essentiels : l’automatisation, la rapidité, l’amélioration de la durabilité et la liberté de conception accrue. Je n’aborderai ici que les deux premiers avantages.
L’automatisation réduit les coûts : Le secteur de la construction est l’un des moins automatisés/numérisés de tous les secteurs, avec un potentiel important d’augmentation de la productivité. Entre 1947 et 2010 aux États-Unis, la productivité a augmenté de 8 fois dans l’industrie manufacturière et de 16 fois dans l’agriculture, alors que la construction n’a pratiquement pas connu de gains de productivité. En raison de ce facteur et d’autres, le coût d’acquisition d’un logement a augmenté de façon spectaculaire ces dernières années, ce qui a entraîné une inadéquation de plus en plus grande entre l’offre et la demande, les États-Unis étant à eux seuls confrontés à un déficit de quatre millions de logements. La situation est aggravée ces derniers temps par des augmentations spectaculaires des prix des matériaux (par exemple, le bois et l’acier) et un manque général de main-d’œuvre qualifiée. Si le 3DCP ne peut à lui seul résoudre tous ces problèmes structurels, l’automatisation des processus permet de réduire les coûts en remédiant à la pénurie de main-d’œuvre, les imprimantes ne nécessitant que trois personnes pour fonctionner. Récemment, des solutions ont également été développées, entre autres par COBOD, grâce auxquelles il est possible d’utiliser du béton ordinaire pour le 3DCP (au lieu des mortiers beaucoup plus coûteux), l’un des matériaux de construction les moins chers au monde.
Une vitesse améliorée pour une exécution plus rapide des projets : Grâce à l’expérience acquise par de plus en plus d’entreprises dans la maîtrise de la technologie 3DCP, nous ne sommes pas loin de voir les murs d’une maison typique de 2 000 pieds carrés imprimés en 3D en seulement cinq jours de travail. Faire la même chose avec des méthodes conventionnelles telles que l’ossature en bois ou la maçonnerie prendrait beaucoup plus de temps et impliquerait davantage de travailleurs. À titre d’exemple de la courbe d’apprentissage facile de 3DCP, en 2020, il a fallu 36 jours à notre partenaire PERI Group pour imprimer en 3D son premier bâtiment, une maison à deux étages de 1 700 pieds carrés en Allemagne. Cela équivaut à fabriquer environ 50 pi2 par jour. Lorsqu’ils ont réalisé leur deuxième projet quelques mois plus tard, une unité de cinq appartements à trois étages de 4 100 pieds carrés, ils ont réduit le temps d’impression à seulement 21 jours, ce qui équivaut à environ 200 pieds carrés par jour. Ils ont quadruplé leur productivité entre le premier et le deuxième projet. Combien de fois encore réduiront-ils le temps d’impression lors de l’exécution de leur 10e projet ? Qu’en est-il du projet numéro 100 ? En doublant simplement la productivité – et cela semble très probable au vu des résultats obtenus jusqu’à présent – l’objectif de cinq jours de travail pour un bâtiment de 2 000 pieds carrés sera bientôt atteint.
L’avenir de l’impression 3D dans la construction
La technologie 3DCP se heurte naturellement à des obstacles qui l’empêchent d’exploiter pleinement son potentiel, comme la mise à jour des codes/normes de construction et l’amélioration des compétences de la main-d’œuvre. Cependant, nous sommes certains que cette technologie fera passer le secteur de la construction d’une courbe technologique en S à une autre, en apportant avec elle les avantages susmentionnés et plus encore.
Comparez les premiers ordinateurs portables et téléphones mobiles des années 1980 à leurs équivalents d’aujourd’hui : Le 3DCP s’engagera dans un parcours d’amélioration et d’utilisation généralisée similaire à celui de ces autres technologies révolutionnaires, sous l’effet de trois facteurs. Premièrement, les imprimantes deviendront plus fiables et plus rapides. Deuxièmement, l’échelle des imprimantes 3D augmentera, ce qui permettra de réaliser des projets plus importants. Ainsi, il est probable que d’ici un an, nous commencerons à voir des imprimantes capables d’imprimer des bâtiments de cinq, voire six étages. Troisièmement, de nouveaux cas d’utilisation seront développés, par exemple, un accent plus important sur les bâtiments et structures commerciaux, et pas seulement sur les logements résidentiels, où la technologie 3DCP peut couvrir une plus grande part du coût total.
