Etat de l'art imprimantes 3D Bâtiment 2019.pdf

diStudio3D Imprimantes 3D Bâtiment
Etat de l’art des imprimantes 3D dans le Bâtiment
par diStudio3D
distudio3d © 2019

Concrètement, à quoi ça sert l’impression 3D ?
L’impression 3D possède un usage presque illimité. Elle peut en effet être utilisée par la quasi
intégralité des secteurs d’activité, de l’architecture au design, en passant par l’industrie.
Les exemples d’application sont nombreux. La start-up néerlandaise MX3D, en partenariat
notamment avec ArcelorMittal, fabrique depuis octobre 2015 un pont en acier imprimé en 3D,
le designer neo-zélandais Simon Ellison a réussi à fabriquer en une seule fois une enceinte.
Enfin, Ralf Holleis a également conçu un vélo personnalisable à partir des biométriques du
client.
L’impression 3D dans le Bâtiment, du rêve à la réalité :
En 2004, le professeur Behrokh Khoshnevis de l’Université de la Caroline du Sud commence
pour la première fois à imprimer en 3D un mur de béton. Véritable innovation dans le
domaine de la construction, sa technologie, Contour Crafting, fait parler d’elle : elle
permettrait de créer de manière automatisée une maison entière en 20 heures seulement! Le
professeur a en effet mis au point une imprimante 3D de type FDM, montée sur un bras
robotisée qui, au lieu d’extruder du plastique, crée des couches de béton selon un modèle 3D.
Rapidement, Behrokh Khoshnevis démontre tous les avantages qui existeraient à utiliser la
fabrication additive sur les chantiers : réduction de coûts et des déchets, rapidité de
fabrication, diminution des accidents de travail, création de formes complexes, etc. Ses
découvertes marquent le début de l’impression 3D de maisons, même si celle-ci reste bien
moins utilisée que certains secteurs comme l’aéronautique ou le médical.
Les géants de la construction se rendent compte toutefois du potentiel des technologies 3D et
de leur impact sur le futur de la construction : l’entreprise Markets and Markets estimait
récemment que le marché de l’impression 3D béton devrait atteindre $56,4 millions en 2021.
Et pour cause, de plus en plus d’acteurs se lancent dans l’aventure et commencent à tester la
technologie pour des chantiers toujours plus innovants. Certains sont futuristes, d’autres bien
réels comme cette maison russe de 300 m2. L’impression 3D béton se développe rapidement
et s’appuie sur différentes technologies et matériaux, offrant alors de nombreux avantages à
ses utilisateurs. Elle en est toutefois qu’à ses débuts et présente bien évidemment certaines
limites.
Historique
La méthode de Contour Crafting marque le début de l’impression 3D dans ce domaine ; c’est
un procédé par lequel le matériau de construction est déposé selon un modèle 3D pour créer
des structures à grande échelle, avec une finition de surface lisse. Des rails sont installés
autour du terrain de construction qui feront office de portique pour diriger le bras robotique.
Il glissera en avant et en arrière pour appliquer, couche par couche, le béton. Sur le côté et
au-dessus de la buse sont fixées des truelles qui viennent aplatir les couches extrudées et
garantir une solidité suffisante. Du béton classique n’aurait pas pu être utilisé car il n’aurait
pas pu supporter son propre poids: il doit en effet durcir avant de continuer le processus. C’est
donc un béton qui a un affaissement plus faible et une prise rapide qui est employé dans cette
méthode.
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L’entreprise Contour Crafting était restée très discrète sur ses avancées au point de se faire
“voler la vedette” par le chinois WinSun Decoration Engineering Co qui a présenté en 2014 des
maisons de 200 mètres carrés imprimées en seulement un jour. Avec sa machine de 32
mètres de long, 10 mètres de large pour 6,6 mètres de hauteur, la firme avait pu créer les
différents composants de la structure finale à partir d’un mélange de béton et de fibres de
verre puis les a assemblés sur place. Un exploit qui a fait prendre conscience à de nombreux
acteurs de la construction le potentiel de la fabrication additive. (source 3D Natives)
Les acteurs de la fabrication additive dans le bâtiment en 2019 :
BetAbram P1 (l’une des premières)
BetAbram est une petite équipe basée en
Slovénie qui travaille sur l’impression 3D de
béton depuis 2012. Leur produit phare,
l’imprimante 3D BetAbram P1, en est
actuellement à sa deuxième version.
Différentes têtes d’impression optionnelles
sont disponibles : basique, « Orto » pour
des couches plus lisses, et une tête rotative
pour plus de possibilités de conception.
● Volume d’impression : 1.6 x 8.2 x 2.5
m
● Matériau : Béton
● Pays : Slovénie
Les prix pour la BetAbram P1 commencent
environ à 277 000 €
https://betabram.com/
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COBOD BOD2
COBOD signifie « Construction Building On
Demand » (construction sur demande) et
est une filiale de 3D Printhuset. Basée au
Danemark, l’équipe COBOD propose une
gamme de têtes d’impression
interchangeables. La BOD2 est disponible
en plusieurs tailles différentes.
● Volume d’impression : 11.98 x 45.07
x 1.53 m
● Pays : Danemark
Selon les dimensions choisies, le prix peut
varier de 180K € à jusqu’à 950K €.
https://cobod.com/
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Constructions-3D 3D Constructor
Constructions-3D est une filiale de
Machines-3D, un distributeur
d’imprimantes 3D français. Leur
imprimante 3D Constructor est mobile
grâce à sa chenille de déplacement et elle
tient dans un container 20 pieds. Ainsi,
cette imprimante 3D de béton est
facilement transportable d’un chantier à
l’autre.
● Volume d’impression : 13 x 13 x 3.8
m
● Pays : France
La MAXI PRINTER est disponible au prix
fabricant de 495 000 €.
https://www.constructions-3d.com/
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CyBe Construction CyBe RC 3Dp
Cette imprimante 3D de construction est
composée d’un bras robotique avec une
buse attachée à son extrémité. La CyBe RC
3Dp est facilement transportable et peut
construire un édifice allant jusqu’à 2.75
mètres de haut. Elle nécessite seulement
deux personnes pour la manier.
● Volume d’impression : 2.75 x 2.75 x
2.75 m
● Pays : Pays-Bas
Le prix de cette imprimante béton 3D CyBe
est de 180 000 €.
https://cybe.eu/
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ICON Vulcan II
ICON souhaite révolutionner le secteur du
bâtiment avec leur imprimante 3D Vulcan
II. L’ensemble du processus d’impression
est conçu pour être facile d’utilisation avec
une interface sur tablette. De plus, ICON a
spécialement conçu un béton facile à
imprimer appelé “Lavacrete”.
● Pays : États-Unis
https://www.iconbuild.com/
maison réalisée à Austin (Texas)
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MudBots
MudBots est un fabricant d’imprimantes 3D
béton basé aux États-Unis. Leur modèle le
plus compact (volume d’impression
d’environ 1830 x 1830 x 1220 mm) est
disponible à partir de 35 000 $. De plus
grands volumes d’impression sont
disponibles, allant jusqu’à 30 mètres en
longueur.
Selon MudBots, leurs imprimantes 3D
peuvent imprimer une petite maison en
seulement 12 heures et permettent de
réduire les coûts de 70% par rapport aux
méthodes de construction traditionnelles.
● Volume d’impression : 1.83 x 1.83 x
1.22 m (minimum)
https://www.mudbots.com/
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Stroybot2
La StroyBot, également appelée
l’imprimante 3D Rudenko (car créée par
Andrey Rudenko) est un système
d’impression 3D béton tout-en-un. Ce
système est mobile et est livré en kit à être
assemblé par l’utilisateur. En moyenne, la
StroyBot peut imprimer une maison de 100
mètres carrés en 48 heures.
● Volume d’impression : 10 x 15 x 6 m
http://www.totalkustom.com/home.html
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WASP Crane WASP “Infinity 3D Printer”
La Crane WASP succède la BigDeltaWASP
12MT. Cette imprimante 3D de construction
open source est modulaire et il est possible
d’utiliser plusieurs imprimantes Crane
ensemble sur un même projet, pour des
possibilités théoriquement infinies.
● Matériau : Béton/matière organique
● Pays : Italie
https://www.3dwasp.com/en/tag/crane-was
p-en/
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Apis Cor
Apis Cor, une entreprise de construction 3D
basée à San Francisco, a déjà imprimé une
maison en 3D en moins de 24h. Leur
imprimante 3D Apis Cor ressemble à un bras
robotique et a remporté la première place dans
une compétition de la NASA, la “3D-Printed
Habitat Challenge”, visant à créer des
habitations sur Mars.
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Les projets en France :
XtreeE
XtreeE est une entreprise française
d’impression 3D qui développe des
technologies d’impression 3D pour les secteurs
de l’architecture, du design, de l’ingénierie et du
bâtiment. De nombreux projets de construction
3D ont déjà été réalisés avec XtreeE.
● Pays : France
https://www.xtreee.eu/
Parmi les partenaires : Dassault, Vinci, Lafarge
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Yrys
Yrys est un concept global du groupe Hexaom.
En droite ligne de sa stratégie R&D
particulièrement novatrice, notamment
incarnée par le Concept MFC 2020 (habitat zéro
énergie, zéro carbone inauguré en juin 2012 à
Lyon), HEXAOM réitère en effet, avec le
lancement du Concept YRYS, son investissement
en faveur d’un habitat toujours plus écologique,
évolutif, connecté, alliant bien-être et santé,
prenant également en compte la notion de
transport/mobilité, etc.
Le Concept YRYS se veut aussi une valorisation
des savoir-faire des partenaires qui exploiteront
entre autres, le BIM maquette numérique, gage
d’un chantier technologique, propre et sécurisé
; la collaboration sur YRYS doit également
déboucher, le cas échéant, sur des
co-développements, avec de véritables retours
d’expérience à l’échelle 1.
http://www.concept-yrys.com/
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Batiprint 3D à Nantes
Il s’agit aussi d’un concept réel :
Batiprint 3D a fait la une des journaux à
l’international après avoir imprimé une maison
en 3D, la Yhnova, à Nantes en France. Leur
imprimante 3D imprime de la mousse isolante
servant de banche pour y couler le béton.
http://batiprint3d.fr/
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Mini imprimante bâtiment :
Mini Printer de Construction 3D
La Constructions-3D Mini Printer est une
imprimante 3D béton à destination de la
recherche et le développement, permettant de
comprendre de manière intuitive les enjeux de
l'impression 3D de structures en béton. La
Mini Printer est capable d'imprimer avec une
précision de 0.5 cm sur une dimension de
travail de 660 x 520 x 700 mm. Avec son
logiciel simple d'utilisation compatible avec
tous les logiciels de conception et la machine
disposant d'une structure mécanique
optimisée pour l'environnement béton, vous
pouvez lancer vos impressions 3D béton en
toute simplicité.

● Dimensions : 660 mm x 520 mm x 700
mm
● Vitesse d'avance jusqu'à 300 mm/s
● Précision : 0.5 cm
● Matériaux compatibles : Mortiers /
Enduits / Colles
● Pays : France
● Prix : 70 000€ht
https://www.constructions-3d.com/copie-de-fic
he-produit-constructeur
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Divers :
Une autre approche peut être l’impression 3D de maillages en polymères, comme des
ferraillage servant d’armatures pour des formes complexes :
https://www.youtube.com/watch?v=nrdQrpiLJMQ
https://www.youtube.com/watch?v=D0mSfKPoEp0
AI builder :
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Dubai est très avancé sur le domaine et investi beaucoup en R&D avec des entreprises :
Organisation du Internatinal Concrete Technologies Forum les 27-28 novembre 2019
http://www.concrete-conference.com/uae.php
Apis Cor participe à la construction du plus grand bâtiment imprimé en 3D à Dubaï :
La ville de Dubaï a imprimé en 3D le plus grand bâtiment administratif du monde sur deux
étages. L’ensemble des murs ont en effet été bâtis grâce à l’imprimante 3D béton d’Apis Cor,
un acteur réputé dans le secteur de la construction pour avoir été l’un des premiers à
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imprimer en 3D une maison en 24 heures seulement. La structure de 640 mètres carrés
répond aujourd’hui aux normes de la ville qui a pour objectif d’imprimer en 3D 25% de ses
bâtiments d’ici 2030.
Quand il s’agit d’impression 3D et de construction, Dubaï est en avance : on vous a déjà parlé
de nombreux projets menés par la ville, que ce soit pour fabriquer des bureaux, ou encore
installer un centre dédié aux technologies 3D de béton. Dawoud Al Hajri, directeur général de
la Municipalité de Dubaï, précise : “Ce projet constitue un tournant majeur dans le secteur de
la construction. Les technologies d’impression 3D augmenteront la vitesse d’exécution et
mèneront à l’achèvement des bâtiments en un temps record.”
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