L'Institut d'architecture avancée de Catalogne (IAAC) a achevé l'impression 3D d'un nouveau prototype de bâtiment à faible émission de carbone en utilisant de la terre et des matériaux naturels disponibles localement. L'IAAC a utilisé une imprimante 3D Crane WASP pour créer le bâtiment expérimental léger dans le cadre d'une expansion du campus de la forêt terrestre imprimée en 3D de l'institut dans le parc naturel de Collserola, à Barcelone. Le projet représente une étape importante dans le développement d'un modèle de logement durable, sans kilomètre et abordable.
WASP - World's Advanced Saving Project (Projet d'économie avancée dans le monde)
WASP - World's Advanced Saving Project a été créé en 2012 à Massa Lombarda, en Italie. S'inspirant de la guêpe potière, une guêpe qui construit son propre nid en forme de pot fait de boue, WASP conçoit et produit des imprimantes 3D à grande échelle qui cherchent à bénéficier à l'humanité - les imprimantes 3D de l'entreprise sont utilisées dans un éventail de secteurs, y compris le logement, l'énergie, la santé et l'alimentation. Les revenus tirés de la vente des imprimantes de WASP sont investis dans la recherche et le développement, dans le but d'améliorer la prospérité de tous. WASP se concentre particulièrement sur l'impression de maisons saines en argile à l'échelle humaine en utilisant la disponibilité universelle de la terre.
Imprimante 3D Crane WASP
Développée pour la première fois en 2018, Crane WASP est un système d'impression 3D collaboratif capable de construire des bâtiments à partir de matériaux naturels d'origine locale, de déchets agricoles et de matériaux de construction standard. Son design réinterprète l'archétype de la grue de chantier du point de vue de la fabrication numérique. L'imprimante peut être assemblée selon différentes configurations en fonction de la zone d'impression. La grue WASP peut travailler avec de l'argile, de la chaux aérienne et hydraulique, du ciment, des agrégats et des fibres naturelles et polymères.
Une solution de logement abordable et durable
La crise du logement abordable affecte les populations dans de nombreuses régions du monde. Un rapport des Nations unies souligne que "1,6 milliard de personnes dans le monde manquent de logements adéquats et de services de base". Selon les prévisions, ce chiffre pourrait atteindre trois milliards de personnes d'ici à 2030. Après plus de dix ans de recherche, l'IAAC et son programme "Postgraduate in 3D Printing Architecture" associent un matériau traditionnel à une technologie de pointe pour "proposer une solution de logement abordable et durable". De plus, l'impression 3D qui utilise de la terre provenant du site est une méthode de construction particulièrement durable, qui contribue grandement à l'économie circulaire.
Une vision de la vie future dans un quartier de terre imprimée en 3D :
Campus forestier terrestre imprimé en 3D
Les recherches de l'IAAC sur le nouveau prototype de bâtiment léger dans le parc naturel de Collserola ont été renforcées par une récente collaboration avec le cabinet d'architectes international Hassell. Le projet était initialement un prototype (financé par Hassell) pour un projet de centre communautaire à venir en Tanzanie qui impliquait le développement d'un mur imprimé en terre de taille réelle. L'IAAC a ensuite développé le prototype initial pour en faire un pavillon à l'échelle réelle.
La première phase du 3D Printed Earth Forest Campus de l'IAAC a été baptisée TOVA (achevée en 2022 dans le cadre du Postgraduate in 3D Printing Architecture) - il s'agissait du premier bâtiment imprimé en 3D en Espagne à être construit à l'aide de terre et d'une grue WASP. "Le Campus forestier en terre imprimée en 3D est une intervention architecturale comportant un certain nombre d'espaces clos, couverts et ouverts réalisés en terre imprimée en 3D, qui sert également de laboratoire vivant pour tester de nouvelles solutions constructives et architecturales", explique l'IAAC. Le projet vise à créer un certain nombre de pièces à partir d'un éventail de perspectives, démontrant comment les bâtiments peuvent s'adapter aux besoins de leurs utilisateurs.
Le 3D Printed Earth Forest Campus est principalement construit à partir de matériaux naturels. Une fondation en pierre naturelle de cinquante centimètres assure la stabilité et le drainage. Au-dessus du sol, les trente premiers centimètres de chaque mur sont constitués d'une solide base de terre stabilisée, protégeant le bâtiment des inondations et de la pluie. La base a été coulée sur place à l'aide d'un coffrage imprimé en terre, qui a ensuite été réutilisé comme matériau pour l'impression des murs. L'épaisseur des murs varie de quarante à soixante-dix centimètres, en fonction du poids de la charge à supporter et du degré de protection contre le rayonnement solaire requis.
Les murs en terre sont fabriqués à partir de matériaux provenant de quelques mètres du site : la terre est excavée à moins de 0,5 mètre pour éviter tout contenu organique ; séchée au soleil, elle est ensuite tamisée pour éliminer les grosses pierres ; la terre est mélangée à de l'eau, à une fibre organique et à une enzyme naturelle ; le mélange est ensuite pressé dans l'imprimante 3D. Le mur est imprimé quotidiennement à raison de 25 centimètres de hauteur, évitant ainsi qu'il ne s'effondre sous l'effet de son poids - il atteint une hauteur de 2,5 mètres (huit pieds) en une dizaine de jours. Le toit en bois est installé lorsque les murs sont partiellement secs ; le toit repose sur les murs en terre et y est ancré.
L'utilisation de l'impression 3D permet un haut niveau de personnalisation de la conception. "Selon leur position dans le projet, les murs combinent différentes performances", explique l'IAAC. "Ils sont structurels, supportant leur propre poids et celui de leurs toits (potentiellement utilisés dans des bâtiments à plusieurs étages) ; ils agissent comme des barrières thermiques et des régulateurs d'humidité ; ils encadrent de petites ouvertures pour la lumière et les vues, tout en contrôlant la ventilation naturelle." Les murs imprimés sont creux à 50 % et leurs cavités peuvent être utilisées pour l'isolation et l'intégration de services.
TEIXIT, la phase suivante du Campus forestier terrestre imprimé en 3D, étend le campus avec la création d'un bâtiment léger.
TEIXIT est adjacent à TOVA, élargissant la zone de vie et de travail du campus. La construction du bâtiment léger répond à la question suivante : "Quelle quantité de lumière du jour peut traverser un mur structurel en terre ?" Les murs en terre sont généralement à la fois épais et opaques. La technologie de l'impression 3D offre une certaine flexibilité dans la conception, ce qui signifie qu'un mur en terre peut être construit avec un niveau élevé de porosité qui permet une quantité contrôlée de lumière à travers sa profondeur. En déposant une couche à la fois, un réseau d'ouvertures de 20 centimètres de large est créé.
TEIXIT est un espace ouvert de 50 mètres carrés (538 pieds carrés) composé de trois murs imprimés en terre - imprimés sur une période de quatre semaines - qui soutiennent un toit en bois. Des câbles de post-tension, insérés dans les cavités intérieures des murs, ancrent le toit aux fondations, équilibrant ainsi les forces de soulèvement du vent. Le toit en surplomb contribue à protéger les murs en terre non cuite des dégâts causés par l'eau ; un traitement hydrofuge à base d'huile organique est également appliqué.
L'ajout de TEIXIT au Campus forestier terrestre imprimé en 3D de l'IAAC rapproche la recherche de l'institut du développement d'une architecture neutre en carbone, adaptée aux besoins de ses utilisateurs et de l'environnement.
