L'utilisation de l'impression 3D dans l'architecture suit une trajectoire ascendante rapide, car les architectes, les universitaires, les ingénieurs et les experts en construction trouvent de plus en plus d'applications à cette technologie. La question de savoir si l'impression 3D va ou non révolutionner le secteur fait l'objet d'un débat permanent - comme toute technologie, elle aura ses partisans et ses détracteurs.
L'impression 3D, également connue sous le nom de "fabrication additive", est comparable à l'imprimante à jet d'encre, autrefois omniprésente. L'imprimante à jet d'encre crée des caractères et des images en faisant gicler des gouttelettes d'encre sur le papier de manière contrôlée. De la même manière, l'imprimante 3D "imprime" ou superpose un mélange de matériaux, fabriquant un objet physique à partir d'un modèle numérique tridimensionnel. La superposition est contrôlée et répétée de nombreuses fois jusqu'à ce que l'objet soit terminé.
L'utilisation de la technologie de l'impression 3D dans l'architecture et la construction permet d'atteindre un haut degré de précision et d'efficacité. Le processus itératif permet de gagner du temps et de réduire les coûts, en diminuant par exemple le gaspillage de matériaux. L'impression 3D permet aux architectes d'innover et d'expérimenter de nouvelles façons d'utiliser une gamme de matériaux - elle offre un degré élevé de flexibilité par rapport aux techniques de construction traditionnelles. Cette technologie trouve un nombre croissant d'applications, de la construction de logements, notamment de logements durables, à divers projets d'infrastructure.
Les projets présentés ci-dessous mettent en évidence un éventail de réalisations et d'applications de l'impression 3D.
1. TECLA
TECLA - un mot-valise combinant technologie et argile - est un prototype d'habitation imprimé en 3D qui évoque un lien entre le passé et l'avenir. Premier prototype de logement éco-durable imprimé en 3D à partir de terre crue, TECLA est le fruit d'une collaboration entre Mario Cucinella Architects et WASP (World's Advanced Saving Project). Le prototype, dont la forme s'inspire de la guêpe potière, est l'aboutissement de recherches sur les pratiques de construction vernaculaires, d'études climatiques et de principes bioclimatiques. TECLA propose des solutions aux situations d'urgence en matière de logement dans le monde entier. Pour en savoir plus sur TECLA, lisez cet article détaillé sur Archello.
Situé à Eindhoven, le "Project Milestone" est le fruit d'une collaboration entre le studio d'architecture Houben / Van Mierlo Architecten, le promoteur et constructeur Van Wijnen, l'Université de technologie d'Eindhoven et la municipalité d'Eindhoven. Décrit comme "les premières maisons habitables imprimées en 3D", le projet comprend cinq habitations. La première maison, "The Eindhoven house" (photo), a été livrée en avril 2021. Avec son design futuriste, "la technique d'impression 3D offre une liberté de forme, alors que le béton traditionnel est très rigide", explique M. Van Wijnen.
3. Chicon House
Chicon House a été "la première maison imprimée en 3D autorisée aux États-Unis", selon la société ICON, spécialisée dans les technologies de construction. La maison de 32,5 mètres carrés a été imprimée en 47 heures sur plusieurs jours, à l'aide de l'imprimante Vulcan de première génération. Le projet, fruit d'une collaboration entre ICON et l'association américaine à but non lucratif New Story, a été conçu en mettant l'accent sur la fourniture de logements dans les régions du monde en développement. L'imprimante Vulcan "est conçue pour fonctionner dans des conditions difficiles, comme c'est souvent le cas en Haïti et dans les zones rurales du Salvador, où l'alimentation électrique est imprévisible, où l'eau potable n'est pas garantie et où l'assistance technique est rare", explique ICON.
4. Ashen Cabin
Conçue par le bureau d'études HANNAH, la cabane Ashen, située au nord de l'État de New York, s'inscrit dans le cadre de la lutte contre l'agrile du frêne, un coléoptère envahissant qui a un impact destructeur sur les frênes indigènes. Le prototype de la cabane utilise la robotique et l'impression 3D pour la construction en bois et en béton. "Grâce à la numérisation 3D de haute précision et à la technologie de fabrication robotisée, les déchets de bois infestés sont transformés en un matériau de construction abondant, abordable et durable", explique HANNAH. Le béton imprimé en 3D "ne nécessite aucun coffrage et utilise une quantité minimale de béton dans le processus de production", précise le studio. L'impression 3D élimine le besoin de coffrage et contribue à réduire les émissions de CO2.
Cette cabine urbaine imprimée en 3D par DUS Architects a été conçue comme une petite retraite. Situé à Amsterdam, le bâtiment fait partie du 3D Print Living Lab de DUS Architects, un projet de recherche qui étudie l'utilisation d'habitations compactes et durables dans les environnements urbains. La cabine est entièrement imprimée en 3D à partir de bio-plastique - le matériau est entièrement recyclable et peut être réimprimé.
Le magasin phare Dolce Gusto Neo de São Paulo (image du haut) est le premier bâtiment biodégradable imprimé en 3D d'Amérique latine. Conçue par Estudio Guto Requena, la forme a été générée par algorithme. La structure préfabriquée est composée de bois lamellé-collé (Glulam/GLT) et recouverte d'une enveloppe de plâtre biodégradable. Exemple d'architecture régénérative, la structure temporaire sera démantelée dans environ deux ans : le bois sera recyclé et le plâtre sera broyé et utilisé comme engrais agricole.
7. LEI House 3D Printed Pavilion
Conçu par AZL Architects, ce pavillon situé dans la cour de la maison LEI à Tonglu, Zhejiang, Chine, est construit à partir de briques translucides en PLA imprimées en 3D. Le PLA, ou acide polylactique, est un plastique biodégradable d'origine végétale, très prisé dans le domaine de l'impression 3D en raison de sa facilité d'impression et de sa polyvalence.
8. Striatus Masonry Footbridge
Striatus, un pont arqué en maçonnerie imprimé en 3D à Venise, en Italie, est le fruit d'une collaboration entre le Block Research Group de l'ETH Zurich, le Computation and Design Group de Zaha Hadid Architects et l'entreprise de matériaux de construction et d'agrégats Holcim. Le pont est constitué de blocs de béton imprimés en 3D, assemblés sans mortier. Le béton est imprimé en couches orthogonales aux principales forces structurelles afin de créer une structure funiculaire "striée", à compression uniquement, qui ne nécessite aucune armature", explique Zaha Hadid Architects.
9. MX3D Bridge
Conçu par Joris Laarman Studio en collaboration avec Arup et réalisé par MX3D, le pont MX3D d'Amsterdam est un pont en acier inoxydable de 12 mètres de long (environ 39 pieds) imprimé en 3D. Dans ce projet, "la conception computationnelle et l'impression 3D s'associent pour rationaliser le processus de conception et de production, ce qui permet aux concepteurs d'explorer une plus grande [liberté de forme] et de réduire les délais de livraison", explique Arup.
L'arrêt de tramway Výstaviště à Prague a été conçu et réalisé par So Concrete. La structure a été imprimée en 3D à l'aide de béton à ultra-haute performance (BUHP) et sa forme de base a été réalisée en 24 heures. "Les propriétés du BFUP permettent de fabriquer des structures autoportantes aussi subtiles en utilisant un minimum d'acier", explique So Concrete. "L'impression 3D robotisée [permet de produire] des formes complexes sans avoir besoin d'utiliser des moules ou des coffrages.
