Bois, terre, chanvre, paille : la construction 3D se veut plus vertueuse

Quand l’impression 3D cherche à rendre plus écologique sa technique de construction, elle se dirige vers des matériaux plus naturels comme le bois, la terre, le chanvre ou la paille. 

L’impression 3D dans le bâtiment n’a pas vraiment bonne presse chez les écolos. Et à juste titre : utilisation de matériaux peu vertueux (dont le ciment) et socialement peu avantageuse. Alors les chercheurs se creusent la tête pour trouver des solutions plus vertueuses, moins impactantes sur l’environnement, avec l’utilisation de ressources locales, biosourcées ou géosourcées

construction 3D - BigDeltaWasp - Italie

construction 3D – BigDeltaWasp – Italie

La technologie de l’impression 3D dans le bâtiment n’est pas nouvelle. Elle est explorée depuis une dizaine d’années par plusieurs entreprises dans le monde pour permettre d’améliorer l’efficience de la construction des bâtiments. Certains expérimentent depuis quelque temps le ciment comme matériau de base, comme ici en France avec Construction 3D, aux Etats-Unis où la concurrence fait rage, avec Winsun en ChineSwift construction au Japon, ou XtreeE, un consortium international basé en France.

Les suisses expérimentent le bois

La méthode d’impression 3D à base de bois développée par des chercheurs de la Haute école spécialisée bernoise BFH a pour but de créer une nouvelle technologie où le bois ne sera plus utilisé comme matériau de remplissage, mais constituera le composant principal du système de matériaux. Cela ouvrira des voies à de nouvelles applications comme la fabrication des objets à base de bois pour la décoration d’intérieur, la menuiserie ou la construction en bois.

En 2019, la BFH devait encore perfectionner sa technologie, l’objectif qu’elle s’est fixé rencontre quelques difficultés dues aux propriétés du bois. En effet, les températures, les durées et les pressions régulièrement utilisées dans l’industrie classique à base de bois permettent de comprimer et de faire durcir le mélange des particules. Dans l’impression 3D à base de bois, cela n’est pas possible. Il faut donc mettre au point une approche différente et les trois instituts se sont basés sur le dépôt de fil fondu (fused deposition modelling FDM).

Depuis, nous n’avons pas trouvé d’autres publications qui fait état de l’avancement de ces travaux !

La terre comme source la plus locale

Mais cette fois-ci Wasp passe un niveau écologique supérieur en proposant une solution à partir de terre crue, directement prélevée sur le site de construction !

Maison Tecla (Copyright © Mario Cucinella Architects et WASP, 2021). Photo par Iago Corazza


Maison Tecla (Copyright © Mario Cucinella Architects et WASP, 2021). Photo par Iago Corazza

Il n’a fallu que de 200 heures au leader italien de l’impression 3D Wasp pour construire ce prototype 60 mètres carrés à Ravenne, en Italie, à partir de terre « brute ». Le processus nommé Tecla (pour la technologie et l’argile) est éco-durable et respectueux de l’environnement car sa production est zéro déchet et ne nécessite aucun matériau pour être transporté sur le site, car il utilise le sol local.

La conception de la maison est une forme organique, semblable à une grotte, qui semble ancienne et taillée dans la nature, contredisant visuellement la technologie innovante derrière elle. C’est typique de la pratique de Mario Cucinella Architects qui se concentre sur l’architecture «humaine», un croisement des mondes low et high tech.

Maison Tecla (Copyright © Mario Cucinella Architects et WASP, 2021). Photo par Iago Corazza

Maison Tecla (Copyright © Mario Cucinella Architects et WASP, 2021). Photo par Iago Corazza

En utilisant des matériaux trouvés sur le site, on annule les impacts environnementaux du transport de matériaux vers les chantiers. Le résultat est Tecla, qui est un procédé à émission quasi nulle et à faible émission de carbone.

«Tecla montre qu’une maison belle, saine et durable peut être construite par une machine», ajoute Moretti.

L’architecte a étudié comment la forme d’un bâtiment pouvait influer sur son efficacité, en relation avec son climat et sa latitude; et comment la composition matérielle du bâtiment pourrait contribuer à l’isolation et à la ventilation. La forme et les arêtes extérieures permettent également l’équilibre structurel de la maison.

Argile, granulats et paille

Le système d’impression 3D de Terran émule les techniques traditionnelles de construction à la main en adobe pour produire des murs insonorisés et ignifugés. Ils entraînent des drones aériens sans pilote conçus sur mesure pour imiter les techniques traditionnelles de construction en terre.

Section mur interieur Terran

Section mur interieur Terran

En tirant parti des matériaux de construction les plus abondants au monde – argile, granulats et paille – les murs Terran permettent d’économiser 50 % sur les coûts de construction par rapport aux murs conventionnels construits en béton et environ 80 % en moins sur le C02, en réduisant le nombre de matériaux différents requis et en remplaçant au moins quatre sous-traitants : charpente, cloisons sèches, parement et isolation. 

Murs et modules intérieurs Terran

Murs et modules intérieurs Terran

Les matériaux des murs Terran sont non polluants et non toxiques. Et la combinaison d’une masse thermique élevée et d’une régulation naturelle de l’humidité offre une réduction des factures d’énergie pour les propriétaires.

Leur drone d’impression d’adobe fonctionne selon un processus en 2 étapes : choisir et placer le matériau de construction en adobe, et sculpter le matériau dans la forme souhaitée. Des intégrations personnalisées sont également possibles avec ce système.

En 2022, ils commenceront à construire des maisons dans le Midwest, puis en s’étendant à d’autres régions en fonction de la demande.

Le chanvre en lieu et place du ciment

Lors du dernier Salon International des Constructeurs d’Orlando en Floride, une entreprise de construction a présenté une imprimante 3D un peu spéciale.  L’entreprise Black Buffalo 3D Corp développe des murs en utilisant de la fibre de chanvre dans un mélange à base de ciment.

Black Buffalo 3D et Revive Hemp Industries se sont engagés dans une collaboration, tirant parti de matériaux durables et d’une R&D conjointe pour créer une encre de construction 3D structurelle à base de chanvre. La mission du groupe est d’introduire une alternative plus écologique aux matériaux de construction traditionnels, utilisés pour les infrastructures, les logements et les applications commerciales. 

La coentreprise commence à la ferme avec une technologie qui crée un approvisionnement en ingrédients de chanvre industrialisé. Les premières expériences avec le chanvre industrialisé ont révélé une capacité à séquestrer des tonnes de carbone avec le potentiel d’être une alternative écologique au ciment.

Black Buffalo 3D est le fabricant d’imprimantes de construction 3D à grande échelle capables d’imprimer des composants structurels et des bâtiments d’un à quatre étages. Sa division de la science des matériaux s’est engagée à normaliser les matériaux de construction innovants et les encres 3D pour accroître l’acceptation de l’impression 3D de construction sûre et durable.

Revive Hemp Industries fournit le chanvre industriel américain transformé de la plus haute qualité. Revive fournira des matériaux à étudier et à intégrer dans une nouvelle forme d’encre durable, qui peut remplacer le béton à base de ciment utilisé dans l’impression 3D et les projets de construction traditionnels.

« L’équipe de Revive Hemp est ravie de contribuer à la création d’une autre excellente application de chanvre industriel, en particulier pour des logements abordables et de haute qualité, dont le monde a tant besoin aujourd’hui. La polyvalence, la force et les qualités naturelles de la plante de chanvre, combinées à sa capacité à compenser le carbone, ont le potentiel de changer l’industrie de la construction à grande échelle », a expliqué John Rose, fondateur de Revive Hemp Industries.

L’imprimante géante nécessite de l’espace et de gros équipements car elle mesure environ 8.30 mètres de haut ! Le modèle de base peut imprimer 65 m² de surface mais elle peut être étendue jusqu’à 140 m² environ. L’imprimante 3D est construite sur un système de rails afin qu’elle puisse produire des maisons en série

 

Notre avis : des initiatives à suivre qui permettent d’espérer une application encore plus écologique de ces technologies de pointe. On peut regretter ne pas se placer dans une démarche low tech pour la construction et encore moins de prendre en compte le facteur social de cette filière. Mais au final, est-ce que le bilan écologique de ces technologies ne permettrait-il pas de réduire son impact environnemental ?

 

(Sources 1, 2, 3, 4)

Crédits images : (une) TerranBFH, WaspBlack Buffalo 3D,

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Pascal Faucompré
Editeur et Rédacteur en chef de Build Green, le média participatif sur l'habitat écologique et pertinent. Passionné par le sujet de l’éco-construction depuis 2010. Également animateur de nombreux réseaux sociaux depuis 2011 et d'une revue de web sur : Scoop.it

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