La construction de la première structure imprimée en 3D à deux étages aux États-Unis a commencé. Située à Houston, la maison d’environ 370 m² deviendra bientôt l’un des bâtiments imprimés les plus grands et les plus hauts du monde, mettant en valeur les possibilités en expansion rapide de la technologie d’impression 3D et de la personnalisation de masse dans le domaine de l’architecture.
Le projet couronne un effort de collaboration de deux ans entre HANNAH, une entreprise de conception expérimentale et un studio de recherche basé à Ithaca, PERI 3D, un fournisseur international d’impression de construction 3D, et CIVE, le principal service d’ingénierie et entrepreneur général à Houston. La conception utilise une méthode de construction hybride qui combinera des modules de béton imprimés avec une ossature en bois, ce qui en fait l’un des premiers imprimés en 3D à utiliser le bois et le béton de manière intégrative (après celui-ci).
Dirigé par Leslie Lok et Sasa Zivkovic, professeurs adjoints au Collège d’architecture, d’art et de planification de l’Université Cornell et directeurs de HANNAH, le projet a commencé avec l’objectif de développer un système de construction imprimé en 3D qui pourrait être évolutif et applicable pour plusieurs familles à l’avenir – pas une tâche facile étant donné les défis structurels supplémentaires lors de l’impression au-delà d’une seule histoire. En tant que tel, Leslie explique qu’il était nécessaire de développer la conception en relation avec le matériau et le processus de construction.
Chaque aspect du projet, de la configuration spatiale globale aux détails architecturaux à l’échelle – comme la façon dont nous créons des étagères et des ouvertures – a été éclairé par la logique de fabrication unique du béton imprimé en 3D« , a déclaré Lok. « Grâce à l’expertise en ingénierie structurelle de CIVE et aux connaissances approfondies en matière d’impression de PERI 3D, nous avons pu développer une approche pour imprimer en 3D le deuxième étage.«
Bien qu’une poignée de projets à plusieurs étages imprimés en 3D aient été construits à l’étranger, principalement en Europe, le design de HANNAH se distingue par son adaptation à la culture américaine de la construction à ossature de bois. Alors que l’utilisation d’éléments préfabriqués en béton pour les sols et les plafonds est depuis longtemps une norme européenne, l’ossature en bois en tant que technique de construction est beaucoup plus répandue en Amérique du Nord, bien que leur intégration dans la construction imprimée en 3D ait jusqu’à présent été limitée. En réponse à cela, HANNAH a cherché à créer un design qui serait plus facilement applicable au marché américain. Le résultat final est une maison qui alterne entre les volumes de bois et de béton imprimé, une stratégie qui combine le meilleur des deux matériaux, expliquent le duo.
Ce qui est unique dans notre conception modulaire, c’est que le béton imprimé et la charpente en bois fonctionnent main dans la main et nous les utilisons là où ils sont les plus performants« , a déclaré Zivkovic. « Il ne s’agit pas d’imprimer du béton partout parce que vous le pouvez, mais là où cela a du sens.«
Le projet démontre en partie l’utilité de l’impression 3D pour le futur secteur de la construction. L’imprimante 3D modulaire – une imprimante à portique COBOD BOD2 – ne prend qu’une journée à configurer et l’impression peut fonctionner 24h/24 et 7j/7. Bien qu’une poignée de personnes soient encore nécessaires sur le chantier pour superviser la machine, l’imprimante fait pratiquement tout le gros du travail.
Obtenir le bon mélange d’impression pour le béton était un défi qui a nécessité l’aide d’autres partenaires de l’industrie. L’équipe d’impression 3D PERI a travaillé avec les ingénieurs de Quikrete, un fabricant de béton compacté, pour améliorer l’imprimabilité de leur nouvelle génération de mélange d’impression sur le site spécifique de Houston. L’équipe a effectué des tests d’impression sur site plus tôt cet été pour composer les différents paramètres d’impression.
La conception de la maison imprimée en 3D était une autre partie exigeante du projet, car contrairement aux entrepreneurs (humains), les machines d’impression 3D ne lisent pas les plans architecturaux mais des lignes de code. Les architectes de HANNAH ont utilisé un logiciel spécial pour concevoir manuellement le chemin que la machine d’impression utilise pour couler une ligne continue de béton pour la nouvelle maison ; un processus minutieux connu sous le nom de « parcours d’outil » qui comprend à la fois des considérations structurelles et esthétiques, ne laissant aucune place à l’erreur.
Le concept d’Hannah comprend une série de « noyaux » imprimés qui contiennent des cages d’escalier et des espaces fonctionnels pour la structure. Ces noyaux spatiaux seront ensuite reliés par une charpente en bois pour remplir la structure » a indiqué Hannah.
Loin de laisser ce processus complexe limiter leur conception, HANNAH a utilisé le parcours d’outil d’impression comme une opportunité pour pousser les possibilités de conception des structures imprimées en 3D. L’utilisation répétée de porte-à-faux incrémentiels dans les modules en béton sert de motif architectural à la fois ornemental et fonctionnel. Associé aux couches horizontales distinctes de béton imprimé, HANNAH crée une déclaration stylistique audacieuse sur l’architecture imprimée en 3D ; faisant allusion aux opportunités d’un nouveau langage de conception pour les projets imprimés.
Plus largement, le projet offre un aperçu d’un avenir où l’impression 3D pourrait devenir une force majeure dans l’industrie de la construction ; où la construction automatisée pourrait résoudre une variété de problèmes urgents, de la réduction des pénuries de main-d’œuvre à la construction de logements abordables. Pourtant, beaucoup de travail reste à faire. Pour ce projet, l’équipe espère utiliser le projet comme une opportunité d’apprentissage pour rationaliser le processus de construction, ainsi que pour optimiser l’utilisation des matériaux et le coût des bâtiments d’impression 3D – toutes les étapes nécessaires qui doivent être entreprises si l’architecture imprimée en 3D doit atteindre sommets plus récents.
Notre avis :si on se montre assez complaisant avec la technique de la construction 3D, avec certains matériaux, ce type de combinaison, bois/béton 3D, complique les caractéristiques énergétiques du bâtiment. Le bois ayant des propriétés de retrait, gonflement bien différentes du béton, on risque même de générer des fuites thermiques et des entrées d’air ! En outre, le béton est sujet à favoriser les ponts thermiques. Cette combinaison peut apporter un plus structurel sur des immeubles en bois ou pour des cages d’escaliers, par exemples. Mais dans ce cas, cela ne relèverait il pas du pure délire architectural ?
Crédit photos : Anthony Vu
