Comment construire moins cher et plus vite ?
L'ingénieur Chuck Hull a inventé la première imprimante 3D en 1984.
Qu'est-ce qu'une impression 3D ?
Il s'agit d'une méthode d'impression additive de produits en trois dimensions. Un composant est conçu dans un programme de CAO, puis les informations sont envoyées à l'imprimante. L'objet est ensuite imprimé en couches individuelles. Cette méthodologie est intéressante pour la réalisation de prototypes, modèles, outillages et pièces préfabriquées.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren benötigt man keine aufwendigen Formen und Formwechsel mehr. Viele Arbeitsschritte entfallen. Il est possible d'appliquer des géométries complexes et une production en série. Dans l'ensemble, ces avantages se traduisent par une production plus économe en énergie.
Cette innovation permet de nombreuses approches intéressantes. Neben der Arbeit mit Kunststoff und Metallen können auch Tone, Wachse oder Harze benutzt werden.
Un avion en est un bon exemple. Un poids plus élevé signifie plus de kérosène. Mit dem 3D Druck können geschwungene Strukturen jedoch viel leichter produziert werden. L'impression 3D est également applicable en médecine, par exemple pour les prothèses individuelles. L'industrie va même jusqu'à imprimer de la viande à base de protéines végétales avec la consistance d'une vraie viande.
La production sur site est une étape importante de l'impression 3D. Elle permet d'économiser sur les longues distances car seules les informations numériques doivent être transférées.
Kann der 3D-Druck auch in der Baubranche eingesetzt werden? Wird dies das Bauwesen revolutionieren?
Dans le domaine de la construction, l'impression 3D n'en est qu'à ses débuts. Il n'est pas encore possible de prévoir comment cette tendance se développera à l'avenir.
Es gibt schon nachhaltigere Alternativen zum Baustoff Beton, wie Ton oder Lehm. Beim 3D-Druck wird der meistens flüssige Beton in Lagen aufgeschichtet. Das kann man sich wie bei einer Sahnetorte vorstellen, mit dem Druckknopf als Spritzbeutel. Certains projets dans le secteur de la construction ont déjà été créés à l'aide d'une imprimante 3D. Les pays pionniers sont la Chine, les Émirats arabes unis (Dubaï) et les États-Unis.
In Deutschland gibt es noch keine Normen und Standards für den 3D-Druck und daher noch wenige gedruckte Gebäude. Cependant, l'Université technique de Munich étudie cette innovation depuis des années. Daher wurde in Deutschland eine Baugenehmigung für zwei gedruckte Gebäude mit mehreren Stockwerken ausgestellt wurde.
La première maison individuelle de deux étages est en cours de construction à Beckum, en Rhénanie du Nord-Westphalie. Il a fallu 100 heures d'impression au total.
In Wallenhausen in Bayern entsteht das erste Mehrfamilienhaus mit drei Stockwerken und insgesamt 380 m² Wohnfläche. Des experts ont développé du béton utilisé exclusivement pour l'impression 3D.
Eine große Herausforderung ist hierbei die Zusammensetzung. Die Unternehmen halten die Rezeptur noch geheim. Der Beton muss einige Voraussetzungen erfüllen: Als Frischbeton soll er zum einen pumpfähig sein. Il doit avoir une bonne forme pour être transporté à travers l'ouverture de la buse. Die Zusammensetzung soll schnell erhärten, damit die Konstruktion nicht versagt, wenn eine neue Schicht auf den Wulst aufgetragen wird. En revanche, le béton ne doit pas durcir trop rapidement, sinon il n'y aurait pas d'adhérence avec les couches inférieures.
Dès que la bonne composition de béton a été trouvée, une imprimante 3D est vissée à une fondation. La société Peri s'est chargée de cette tâche et a développé une imprimante. Il s'agit d'un système de portique avec différents modules qui peuvent être paramétrés individuellement. La vitesse la plus rapide est d'un mètre par seconde. Damit aber gleichzeitig manuelle Arbeiten durchgeführt werden können, wird nur mit 25 Zentimeter pro Sekunde gedruckt, weshalb für einen Quadratmeter ungefähr fünf Minuten benötigt werden.
Les travaux supplémentaires sont, par exemple, les ouvertures de fenêtre ou l'électronique, comme les prises de courant. Ainsi, il n'y a pas de parois continues imprimées, par exemple, avec une largeur uniforme de 24 centimètres, mais deux parois individuelles d'une largeur de trois à dix centimètres qui forment une paroi creuse. Die Innenseite wird nicht komplett mit Beton gefüllt, sondern mit einem Dämmmaterial ergänzt. Das ist leichter und verbraucht weniger Material.
L'impression 3D va-t-elle révolutionner le BTP ?
En théorie, l'impression 3D présente de nombreux avantages dans le secteur de la construction.
Der 3D-Druck würde dem Fachkräftemangel entgegenwirken, weil viel weniger Fachkräfte gebraucht werden. Il y a moins de déchets car seul le matériau nécessaire est utilisé. Chaque découpe est planifiée dès le début.
Il est intéressant de noter qu'il est également possible d'utiliser des produits recyclés. En Italie, il existe la société WASP. Anstelle von Beton arbeitet man hier mit natürlichem Schlamm. Als Beimischung werden Abfallprodukte aus der Reisherstellung genutzt. À Amsterdam, l'idée d'imprimer une maison de canal en bioplastique a germé. En général, l'impression 3D réduit également la consommation d'énergie, car de nombreux axes de transport, par exemple les matières premières et les travailleurs, sont omis.
Il est possible d'appliquer des géométries individuelles. Herkömmliche Technologien können nicht so programmiert werden, denn es wird keine Schalung benötigt. Les architectes ont ainsi plus d'options pour s'exprimer.
Ist der 3D-Druck aber überhaupt möglich?
Néanmoins, les obstacles de cette technologie sont prédominants. Les gens n'ont pas encore accepté les maisons imprimées en 3D. Elles sont très spéciales avec les arêtes sur leurs murs. Dies wird wahrscheinlich noch dauern, wenn man andere Trends wie den Fertigteilbau betrachtet.
La technologie atteint parfois ses limites car seuls certains matériaux peuvent être utilisés. Aux États-Unis, on avance que les maisons doivent être fabriquées dans les 24 heures. Cependant, cela n'affecte que les murs et non les autres installations, telles que l'aménagement intérieur. La configuration et le calibrage de l'imprimante prennent également un certain temps.
In Krisengebieten wären 3D-Drucker vorteilhaft. Nach Naturkatastrophen könnte der Wiederaufbau schneller und kostengünstiger sein. Die Idee ist auch, dass in Entwicklungsländern mit Materialien vor Ort schneller und kostengünstiger gebaut werden könnte. In Ländern mit Krieg in der Nähe könnten schnell neue Gebäude erbaut werden, damit die Menschen nicht weit flüchten müssen und in ihrer Heimat bleiben können.
Allerdings kommen auch andere Hürden hinzu. Comment transporter une imprimante 3D ? Les matériaux adéquats sont-ils disponibles sur site ?
Il y a également un autre problème ; il n'est à présent possible de créer que des composants structurels verticaux ou des éléments d'appui soumis à la compression. Partout où les efforts de flexion ou de traction se produisent, il devient difficile d'imprimer les composants.
L'impression 3D est-elle vraiment aussi durable que les défenseurs et défenseuses le pensent ? Lors de l'impression, les déchets sont minimisés car il est possible de calculer exactement ce qui est nécessaire. Allerdings benötigt man für den speziellen Druck auch viel mehr Zement, bei dessen Herstellung sehr viele Emissionen entstehen. À titre de comparaison, les émissions nocives sont encore pires que celles du trafic aérien. Dans le cas du béton 3D, environ deux fois plus de ciment est utilisé que dans le cas de blindage conventionnel.
Résultante
À l'avenir, il est impossible de renoncer au béton. Les grandes fondations et les ponts, par exemple, devront utiliser ce matériau résistant encore plus longtemps. Les avantages de l'impression 3D sont compréhensibles en théorie, mais pas suffisamment prouvés.
Bien entendu, elle peut être utilisée pour faire avancer la numérisation dans le secteur de la construction. Cependant, si l'on examine les défis, il devient vite évident que ce fonctionnement doit toujours être considéré de manière critique. À l'avenir, les matériaux de construction changeront. Nachhaltigere Produkte, wie Lehm und Holz, müssen eingesetzt werden, damit die Klimakrise noch vermieden werden kann.
L'apparence de l'impression 3D est également remise en question. Bien sûr, ce n'est qu'une question d'opinion, mais on ne sait pas trop à quoi ressemblera l'esthétique de la structure dans dix ans.
Il est difficile de se prononcer de manière fiable car tout n'en est qu'à ses débuts et les calculs de coûts ne sont pas encore publiés. Il n'y a tout simplement pas assez d'expérience avec les maisons imprimées.
Trotzdem geht die Entwicklung immer weiter und es bleibt spannend. Peut-être qu'à l'avenir, seules les pièces détachées pour le chantier seront imprimées en usine. Eine besonders spannende Innovation ist das Drucken auf dem Mars. Forscher haben dort Ton gefunden, mit dem man auch in den 3D-Druck gehen könnte.
