Les applications de l’impression 3D au service de l’architecture

Le Larousse définit l’architecture comme “L’Art de construire les bâtiments” : que ce soit des maisons, des bureaux, des ponts ou encore des écoles, cet art est grandement impacté par les nouvelles technologies. Les architectes sont à la recherche de structures innovantes, tant en termes de design mais aussi d’efficacité énergétique – on le sait, c’est devenu un enjeu capital dans notre société actuelle. Parmi les nouvelles technologies utilisées, on peut citer la fabrication additive bien évidemment. Elle apporte de nombreux avantages au secteur de la construction dont la croissance annuelle atteindrait les 101.9% de 2023 à 2030 selon une étude publiée par Grand View Research. Les conceptions peuvent être personnalisées, des ressources importantes peuvent être économisées en utilisant moins de matériaux, et des formes complexes qui étaient auparavant considérées comme impossibles peuvent être créées en un temps record. On vous propose de revenir sur quelques projets qui mêlent architecture et impression 3D pour vous rendre compte des possibles de la technologie aujourd’hui !

Le pont métallique de MX3D

En 2015, la société néerlandaise d’impression 3D MX3D a dévoilé son attention d’imprimer en 3D un pont en acier. De 12 mètres de long et entièrement fonctionnel, il a été réalisé par un robot à 6 axes qui extrude des tiges métalliques et les soude couche par couche. Il traverse désormais l’Oudezijds Achterburgwal, l’un des canaux les plus célèbres de la capitale. Le pont est équipé d’un réseau de capteurs intégré qui mesure les éléments structurels et les facteurs environnementaux afin de permettre aux ingénieurs de contrôler la qualité du pont. En outre, ces facteurs sont intégrés dans son jumeau numérique afin que les équipes puissent modifier le pont en cas de besoin, et pour les informer en vue de futurs projets d’impression 3D.

TECLA, le bâtiment 100 % écologique de WASP

L’entreprise italienne WASP est investie dans de nombreux projets liés à l’impression 3D et au secteur de la construction. En 2016, elle annonçait vouloir ériger les habitations d’un village italien expérimental, nommé Shambalha, grâce à la fabrication additive. Plus récemment, WASP a imprimé en 3D à partir de matériaux recyclables un habitat 100 % écologique. Baptisé TECLA, ce bâtiment a été conçu pour répondre à la crise climatique en proposant un logement à faible émission de carbone. Pour le construire, l’entreprise italienne a utilisé le système d’impression 3D modulaire Crane WASP The Infinity. L’entreprise prévoit également de construire des bâtiments résidentiels entièrement imprimés en 3D. Pour ce faire, de nouveaux matériaux seront notamment utilisés et le projet devrait servir d’étude de cas à l’avenir.

TECLA est un habitat 100% écologique

Thinking Huts et ses écoles

L’exemple de cette école fabriquée de manière additive à Madagascar montre comment l’impression 3D peut être utilisée pour réaliser des projets pour une organisation à but non lucratif. Derrière ce projet se cache l’initiative de Maggie Grout, qui a lancé Thinking Huts en 2015. Sept ans plus tard, la première école imprimée en 3D a été construite à Madagascar. La jeune fondatrice a pour objectif d’épargner au maximum la flore et la faune et d’adapte l’aspect du bâtiment à la nature. Inspiré du nid d’abeille, le bâtiment a été réalisé en ciment avec un bras robotique Hyperion Robotics de deux mètres. Il s’agit d’un bâtiment d’un seul étage pouvant accueillir 137 étudiants et pouvant être agrandi si nécessaire.

Thinking Huts imprime en 3D les écoles de demain

La première mosquée imprimée en 3D

L’un des projets les plus intéressants de cette année est celui de la première mosquée imprimée en 3D. Le projet a vu le jour à Dubaï, sous l’égide du département des affaires islamiques et des activités caritatives (Iacad) du gouvernement des Émirats arabes unis. La construction devrait commencer en octobre de cette année et la mosquée devrait être prête en 2025. La mosquée aura une superficie de 2 000 mètres carrés et pourra accueillir 600 fidèles. Pour la construction du bâtiment, une imprimante 3D robotisée sera utilisée, capable d’imprimer des matériaux à raison de deux mètres carrés par heure. Il ne faudra à priori que quatre mois pour construire la structure, et un an pour achever l’installation. On ne sait pas encore qui fournira la technologie nécessaire à la construction de la mosquée, tandis que le matériau utilisé serait un mélange de ciment et de métal. La conception de la structure a été confiée au cabinet d’architectes JT & partners. L’ensemble du projet s’inscrit dans le cadre du plan du gouvernement de l’émirat visant à construire 25 % des bâtiments à l’aide de l’impression 3D d’ici 2025.

Aperçu de ce à quoi ressemblera la première mosquée entièrement imprimée en 3D au monde (crédits photo : Iacad)

Architecture et impression 3D : le projet Sunday Homes

Campez avec style grâce au projet Sunday Homes de la société texane ICON ! Ils vont réimaginer l’hôtel Texas El Cosmico sur un site de 25 hectares, qui consistera en des maisons à deux, trois et quatre lits de 110 à 205 mètres carrés, fabriquées par impression 3D béton. En collaboration avec les architectes BIG (Bjorke Ingels Group) et l’experte en hôtellerie Liz Lambert, ils incorporeront des formes organiques et des géométries circulaires associées à une palette de couleurs inspirée de l’environnement naturel. Le projet, situé dans les déserts du comté, ouvrira aux réservations à l’été 2023.

Crédits photo : ICON/BIG

Architecture et impression 3D : une maison sphérique

Serendix, une société d’impression 3D, a réussi à construire une maison sphérique au Japon en seulement 23 heures et 12 minutes. Bien que la structure intérieure ne fasse que 10 mètres carrés et soit constituée d’un cadre en béton de 20 tonnes, cette petite surface n’est pas soumise aux réglementations japonaises en matière de construction. La maison est dotée de murs renforcés qui l’isolent et répondent aux normes sismiques du pays. Malgré sa petite taille, l’architecte à l’origine du concept l’a conçue pour être transportable afin de répondre aux besoins d’hébergement d’urgence.

Crédits photo : Serendix

House Zero par ICON

En 2022, l’entreprise ICON a annoncé la construction de la « House Zero« . Le bâtiment a été construit en collaboration avec Lake|Flato Architects et se distingue par son design particulier. Ainsi, la maison a des murs courbés qui sont non seulement plus efficaces d’un point de vue structurel, mais qui donnent également une impression plus naturelle dans la maison. Comme il était important pour les architectes de créer un lien avec la nature, la House Zero a été construite selon des principes biophiliques, ce qui signifie que le design est lié à la nature. Le thème de la durabilité a également été mis en avant, d’une part, grâce à l’impression 3D elle-même, car cette technologie permet d’économiser du temps, des déchets et des coûts dans le processus de construction, mais aussi via le matériau utilisé. Les murs ont en effet été fabriqués en Lavacrete, qui, selon ICON, ralentit la transmission de chaleur dans la maison.

Crédits photo : Casey Dunn/ICON

Le projet Viliaprint

Villaprint est un projet français qui a vu la construction et l’inauguration des cinq premières maisons imprimées en 3D béton entièrement certifiées dans la ville de Reims. Lancé en 2018, le projet a été achevé en juin 2022, permettant aux premiers locataires d’emménager. Grâce à l’impression 3D, utilisée pour une partie de la construction, ces maisons ont été réalisées en 12 mois au lieu de 16. Elles présentent une architecture de pointe dans un contexte de logement social et sont désormais louées dans l’éco-quartier Réma’Vert© de la ville. La gestion des opérations de construction a été confiée au cabinet d’architecture Coste Architectures, tandis que la construction a été confiée à XtreeE, une société qui conçoit et fabrique des systèmes d’impression 3D pour le bâtiment, et à l’entreprise de construction Demathieu Bard.

Crédits photo : 3Dnatives

Studio d’enregistrement avec éclairage LED intelligent

Philipp Aduatz, un designer viennois, a réussi à créer le premier studio d’enregistrement de film imprimé en 3D avec éclairage LED intelligent. Dans son processus de création, Philipp Aduatz associe des techniques et des concepts artisanaux traditionnels à des outils de pointe tels que l’impression 3D. Pour ce projet, il a travaillé en collaboration avec Dominik Freynschlag et le fabricant d’imprimantes 3D béton incremental3d, utilisant l’impression 3D pour créer une structure à la géométrie et à la résistance complexes. Le studio intègre un mur de béton de 630 cm de large, 330 cm de profondeur et 230 cm de haut avec un système d’éclairage principal composé de 14 bandes LED insérées horizontalement dans des joints préfabriqués. Les lumières sont contrôlées dans l’espace de couleur RVB, ce qui permet de changer les couleurs et les gradients dans de multiples combinaisons. Le résultat final est un espace avec un éclairage uniforme dans tout l’espace.

Architecture et impression 3D : un pavillon imprimé en 3D

Ce pavillon imprimé en 3D a été créé au Mexique dans le but de combiner trois idées fondamentales : les nouvelles technologies, l’artisanat et le recyclage. Le projet a été réalisé grâce à la collaboration d’une équipe d’ingénieurs de Digital Structures MIT, de l’organisation internationale New Story et d’Échale, une entreprise sociale mexicaine qui propose des solutions de logement par le biais du développement intégral des communautés. Il se caractérise par une structure de toit horizontale qui optimise le système existant de solives et de voûtes afin d’atteindre une plus grande durabilité en réduisant l’utilisation de matériaux dans les poutres préfabriquées en béton armé. Des blocs d’argile imprimés en 3D sont « pris en sandwich » entre les poutres et servent de coffrage perdu pour permettre le coulage d’une dalle supérieure. L’utilisation de matériaux locaux extraits du sol permet non seulement de rendre le projet plus abordable, mais aussi de réduire son empreinte carbone. En fin de compte, cette installation représente une collaboration entre l’industrie, l’entreprise sociale et le monde universitaire et constitue un modèle pour un environnement bâti plus respectueux de l’environnement.

Architecture et impression 3D : la maison de 3DCP

Situé au Danemark, le groupe 3DCP a réalisé un projet architectural consistant en une maison en béton imprimée en 3D. La petite maison mesure seulement 37 m2 et dispose de toutes les commodités nécessaires et est conçue pour être aussi abordable que possible. Pour réaliser ce projet, le groupe a collaboré avec l’entreprise d’imprimantes de construction modulaire COBOD et l’agence Saga Space Architects. L’objectif de l’utilisation de la fabrication additive pour créer cette petite maison était de construire la structure d’une manière plus rapide, plus écologique et plus optimale, tout en réduisant la quantité de matériaux et de main-d’œuvre. Alors que l’extérieur du bâtiment est en béton, l’intérieur est caractérisé par un bois chaleureux, en réponse aux traditions architecturales nordiques.

Crédits : 3DCP Group

TOVA, un prototype imprimé en 3D avec de la terre locale

TOVA est un autre projet architectural innovant qui associe la fabrication additive et la durabilité. Ce prototype de logement imprimé en 3D a été créé dans la banlieue de Barcelone, en Espagne. Développée par une équipe du programme de recherche universitaire 3dPA de l’IAAC, la structure a été créée à partir d’argile, de terre et d’eau d’origine locale. Tous les matériaux utilisés dans le processus d’impression proviennent d’un rayon de 500 m maximum autour de la zone du projet. En termes de temps de construction, TOVA a été développé en seulement 2 mois, démontrant les avantages de l’impression 3D en termes de temps de fabrication. Avec 9m2 de surface au sol, l’intérieur clos du logement est habitable, étanche et adapté au climat de la région. Vous pouvez en savoir plus sur ce projet dans la vidéo ci-dessous :

Un abri de tramway imprimé en 3D à Prague

Attendre les transports en commun peut être long et subir une météo peu clémente est la dernière chose que souhaitent les passagers malchanceux. Les abris de bus et de tramway, où les passagers peuvent s’asseoir et se protéger, sont le meilleur moyen d’y remédier. Mais saviez-vous que l’impression 3D peut également être utilisée pour fabriquer ces abris ? C’est en tout cas le cas en République tchèque où, en 2022, un abri de tramway imprimé en 3D a été dévoilé pour la première fois. So Concrete a eu recours à l’impression 3D robotisée et à différents types de béton pour fabriquer cet abri, composé d’un banc et de panneaux d’information, à l’arrêt de tram Výstaviště à Holešovice, Prague. Selon l’entreprise, l’utilisation de l’impression 3D a permis d’économiser jusqu’à 60 % de matériau et a permis une fabrication plus rapide, le banc en particulier ayant été imprimé en seulement 36 heures.

Crédits photos : So Concrete

Architecture et impression 3D : une piscine dans votre jardin

Bien entendu, lorsque l’on parle d’architecture, il ne s’agit pas uniquement de ponts et de bâtiments, aussi impressionnants soient-ils. Prenons l’exemple suivant : la première piscine en fibre de verre imprimée en 3D au monde. Construite par San Juan Pools, cette piscine située en Floride a été imprimée en 3D à partir de matériaux recyclables, ce qui la rend respectueuse de l’environnement. L’entreprise a travaillé avec Alpha Additive pour créer la piscine, en utilisant une imprimante 3D personnalisée à grande échelle et une résine Vinyl Esther spéciale, ainsi que de la fibre de verre. La première version de la piscine, appelée Baja Beach Model, mesure 3,6 mètres de large par 7,6 mètres de long et a une profondeur de 0,9 mètre. De plus, la façade est dotée d’une fenêtre en verre acrylique et la partie arrière comporte une section jacuzzi séparée. L’entreprise a noté que l’impression 3D était utile non seulement pour sa capacité à réduire les coûts de main-d’œuvre, de temps et de production, mais aussi pour permettre une plus grande personnalisation pour les clients.

Crédits photo : San Juan Pools

Quelle est l’application combinant architecture et impression 3D que vous préférez ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !