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Les incroyables promesses de l’impression 3D

Jean-Charles Guézel |  le 14/05/2014  |  3DEuropeInternationalTechnique

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En quelques trimestres, l’imprimante 3D, née dans les années 1980, est passée du statut de curiosité à celui de machine utile dans le monde professionnel, y compris dans la construction. Revue des possibilités.

Imprimer une… maison. Gutenberg en perdrait son latin. Et pourtant, c’est ce que certains prétendent réaliser un jour au moyen de machines comme celles du Britannique D-Shape, de l’allemand Voxeljet, ou encore des grues-portiques robotisées de «?contour crafting?» imaginées par le professeur Khoshnevis de l’USC (University of Southern California). Un peu futuriste, certes, mais pas tant que cela si l’on en croit le designer François Brument (voir ci-dessous). En attendant, ce qui est bien réel, c’est l’engouement mondial pour les imprimantes dites «?3D?»?: 55?000?unités?vendues en 2013, 49?% de plus qu’en 2012 selon le cabinet de conseil spécialisé Wohlers Associates.

Des machines de moins en moins coûteuses (à partir de quelques centaines d’euros) qui, pour l’instant, superposent surtout des couches de plastique fondu (ABS, PLA, polystyrène…) ou photopolymérisent des résines liquides (stéréolithographie). Mais des machines qui commencent aussi à s’attaquer à la fusion ou au frittage laser de poudres métalliques (ou céramiques) et qui, demain, couleront du béton ou du moins «?un genre?» de béton.

Construire d’un clic de souris

Architectes, bureaux d’études, artisans, entreprises?: tous les acteurs de la construction sont potentiellement concernés par cette «?troisième révolution industrielle?», qu’il s’agisse de réaliser des maquettes, des pièces techniques, de réparer et même de bâtir. «?L’intérêt de l’impression 3D, c’est le coût, parce qu’on utilise le moins de matière possible, explique Alexandre Héran, cogérant du magasin spécialisé en ligne Makershop. Nos clients l’utilisent surtout pour leurs prototypes, mais le procédé est valable aussi pour une entreprise qui souhaiterait fabriquer un coude en plastique ou une pièce métallique de dimensions particulières, épuisée dans le commerce ou trop coûteuse.?» Pour qu’elles n’en restent pas au stade du gadget en plastique mais pénètrent véritablement le monde professionnel, il reste à améliorer la précision et la rapidité d’exécution de ces machines low cost. Mais ce qui pourrait encore bloquer les utilisateurs potentiels, explique Alexandre Héran, c’est leur capacité à modéliser ce qu’ils veulent imprimer. Car s’il est possible de réaliser des formes très complexes, au besoin en passant par les services d’un prestataire en ligne comme sculpteo.com, encore faut-il disposer d’un fichier numérique compréhensible par le matériel d’impression. En pratique, trois solutions s’offrent à l’utilisateur?: soit il dispose du modèle 3D, soit il le crée de toutes pièces à partir d’un logiciel comme Sketch Up par exemple, soit encore il le recrée (rétroconception) en scannant l’objet à dupliquer. «?L’impression 3D n’a toutefois de sens que si elle s’inscrit dans une chaîne numérique?: à quoi bon imprimer s’il faut pour cela recréer spécialement un modèle???», insiste le designer François Brument. Mais inversement, si l’on dispose de ce modèle 3D, ce qui est de plus en plus fréquent dans la construction avec la maquette numérique, pourquoi ne pas aller au bout de la démarche et bâtir des macroblocs comme on imprime des plans, c’est-à-dire d’un simple clic de souris??

Sable aggloméré

C’est précisément le type de discours que tient l’industriel D-Shape, spécialiste de la construction robotisée à partir de sable solidifié par frittage laser. Avec deux arguments de poids?: l’économie (matériaux, énergie) et la suppression des erreurs humaines. Ces macroblocs, Voxeljet ambitionne aussi d’en réaliser (voir photo 1.), mais au moyen de sa VX?4000, dont les capacités d’impression de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) s’inscrivent dans un volume de 4 × 2 × 1?m avec des couches de 0,15?mm d’épaisseur. Autre équipement étonnant, la KamerMaker, du fabricant Ultimaker, assure actuellement à Amsterdam la construction de «?La maison imprimée du canal?», conçue par Dus Architects. Intégrée dans un conteneur mesurant 6?m de hauteur, cette machine produit sur place des éléments de murs à partir de bioplastique (PLA). Mais la réalisation la plus spectaculaire, c’est peut-être en Chine, avec la société Shanghai WinSun Decoration Design Engineering, qu’il faut la chercher. Grâce à une «?imprimante?» de 32 × 10 × 6,6?m alimentée en matériaux recyclés, cette entreprise a réussi la prouesse de construire pas moins de dix maisons en seulement 24?heures.

Une révolution qui va inévitablement impacter les artisans Interview de François Brument, dirigeant du studio de design In-Flexions et enseignant à l’ENSCI-Les Ateliers  et à l’Esad de Saint-Etienne

En quoi les techniques d’impression 3D vont-elles concerner les professionnels du BTP??

Prenons le cas d’un plombier. Demain, lorsque les machines portatives pourront fabriquer rapidement des objets suffisamment résistants, cet artisan pourra répondre à la demande d’un client en fabricant sur place les pièces qui lui manqueront. Il faudra bien entendu qu’il se soit formé à ces techniques. C’est le côté positif des choses. A l’inverse, si les artisans ne s’y préparent pas, ils risquent de rester à l’écart de la révolution qui, un jour peut-être, va fusionner le gros œuvre et le second œuvre en un seul processus d’impression 3D. L’intégration des réseaux de fluides dans le béton couche par couche, on n’y est pas encore mais on s’en approche.

Avec quel type d’imprimantes??

Je préfère parler de machines de fabrication additive que de véritables imprimantes. A l’heure actuelle, les équipements disponibles sur le marché mettent surtout en œuvre des matières plastiques. Mais il est possible aussi de superposer des couches constituées de sable traité et d’adjuvants qui viennent agglomérer les grains, comme le font déjà les machines de l’industriel allemand Voxeljet. Pour l’instant, le procédé est surtout utilisé pour la fabrication de moules de fonderie, mais il permet de produire de grandes pièces si on le souhaite. Et l’on sait que Voxeljet travaille sur un matériau qui est proche du béton…

En tant que concepteur, qu’attendez-vous de ces nouveaux procédés??

La fabrication additive, c’est l’opportunité de passer de la production standardisée de masse à la réalisation d’objets sur mesure, parfaitement adaptés à leur environnement. Les cuisines par exemple pouvaient déjà être personnalisées, mais à partir de composants standard. A l’avenir, il sera plus simple de faire des propositions réellement singulières. C’est un changement radical dans la façon dont nous pourrons concevoir les choses.

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