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Polyuréthane et béton pour des murs de haute précision

Pascal Nguyên |  le 23/02/2018  |  ArchitectureRéalisationsLoire-AtlantiqueFrance entièreProduits et matériels

Impression 3D -

Pour la première fois, un robot a entièrement réalisé la structure et l'isolation d'une maison.

Yhnova. Tel est le nom d'une maison T5 de 95 m2 construite à Nantes et tout juste livrée. Son maître d'ouvrage, Nantes Métropole Habitat, en est fier. Et il peut ! En juin, Yhnova sera le premier bâtiment imprimé en 3D et habité de France. Ce logement social a été érigé avec une nouvelle technologie d'impression utilisant un robot et baptisée Batiprint 3D. « Le défi a été de le réaliser rapidement », affirme Luc Stéphan, directeur de l'inno vation chez le bailleur social.

L'aventure débute en juillet 2016. Des enseignants-chercheurs de l'université de Nantes présentent l'impression 3D à base de polyuréthane (PU) sur le salon Maker Faire. Le procédé retient l'attention de Nantes Métropole Habitat. « En septembre 2016, nous avions trouvé le ter-rain, bouclé le budget - 273 000 euros HT avec les honoraires - et réalisé l'étude de faisabilité », se souvient Luc Stéphan. Un consortium se forme, emmené par l'université de Nantes notamment (lire la fiche technique ci-contre) . Des partenaires fournissent du matériel et assurent sa mise en œuvre. Les premiers essais sont conduits en laboratoire puis, après que la dalle a été coulée à la fin juillet 2017, un premier test est réalisé sur site. Le 14 septembre, le robot lance l'impression du premier mur selon le procédé Batiprint 3D, protégé par neuf brevets.

Benoît Furet, professeur en génie mécanique et productique à l'IUT de Nantes et responsable du projet, raconte : « Après avoir étudié ce qui se faisait, nous avons choisi de réaliser un mur en triple couche utilisant un polymère pour ériger les banches entre lesquelles un béton est coulé. » Ainsi, sur la dalle recevant la future maison, le robot pulvérise la mousse de polyuréthane. « L'engin se repère au centimètre près grâce à un radar et aux poteaux-balises fixés à la périphérie de la dalle. Il suit des trajectoires que nous avons traduites de la maquette numérique, le projet étant mené en building information modeling (BIM) », décrit le chercheur.

Le robot imprime les deux parois entre lesquelles est ensuite coulé le béton d'une toupie grâce à la seconde pompe dont il est équipé. « Nous avons utilisé un accélérateur de prise pour obtenir un durcissement rapide et limiter l'effet de la poussée du béton sur le coffrage en mousse de PU », précise Philippe Poullain, enseignant-chercheur en génie civil à l'Institut de recherche en génie civil et mécanique (GeM). Le PU de 2 x 100 mm reste en place et sert d'isolant (R = 6 m2 .K/W). Le robot érige ainsi les parois jusqu'à 4 m de hauteur environ, le dessus des murs faisant office d'acrotères de la toiture plate, réalisée de manière traditionnelle. L'érection des parois verticales s'est faite sans qu'aucun échafaudage n'ait été nécessaire. Le robot a réalisé l'impression depuis l'intérieur de la maison et en est ressorti par la porte à la fin du chantier. Au total, il ne lui a fallu que 54 heures de travail pour monter les 55 m linéaires de murs. « Parce que la maison sera habitée, elle a été certifiée pour sa tenue mécanique, sa tenue au feu, etc. Nous avons également obtenu une Atex de type B du CSTB. Tout ce qu'il fallait pour disposer des garanties décennales », indique Benoît Furet. En intérieur, le doublage des parois a été le fait de plaques de plâtre classiques sur les grandes longueurs et d'une épaisseur de 6 mm pour les angles courbes de la maison. Un enduit a été appliqué pour finaliser l'extérieur.

« Une aéraulique plus efficace ». « Cette technique permet de réaliser des formes originales et des angles courbes, explique Charles Coiffier, associé au sein de l'agence Tica, qui a réalisé Yhnova. Surtout, elle offre une aéraulique plus efficace. » Le tout, au moyen d'un robot. Pour l'architecte, « la grande force de ce procédé est d'amener les atouts de la préfabrication sur le chantier, c'est-à-dire peu de déchets, plus de précisions et de sécurité pour les opérateurs, moins de transport et plus de rapidité ». Si, aujourd'hui, le poids important du robot empêche de réaliser des constructions à étages, il devrait être possible à l'avenir de réaliser une construction en R + 1 avec un robot doté d'un bras plus long. Cinq personnes parmi les initiateurs du projet, dont Benoît Furet en tant que conseiller scientifique, ont créé en février une start-up qui exploitera cette technologie. Son nom : Batiprint 3D.

Maître d'ouvrage : Nantes Métropole Habitat. Maître d'œuvre : Tica Architecture. BET : Egis. Contrôle technique : Socotec.

Consortium : université de Nantes, Nantes Métropole, CSTB, Bouygues Bâtiment Grand Ouest, LafargeHolcim, Caisse des dépôts, Ouest Valorisation, BA Systèmes et Carretero Meyer.

Partenaires : Saunier Duval, Bouvet, Manitou, PRB, Covestro, Baudet. Durée des travaux : 4,5 mois. Livraison : mi-février 2018.

Budget : 273 000 euros HT.

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