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Comment le numérique modifie les pratiques du BTP

22.01.2018

Le numérique envahit tous les domaines de nos vies. Le génie civil, discipline qui permet l’innovation dans le BTP, ne fait pas exception. Alexandre Pierre, maître de conférence au Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (L2MGC), spécialiste des comportements des matériaux cimentaires, commente l’influence des technologies numériques dans ce secteur.

Représentation d'une imprimante 3D pour une maison

Les entreprises sont actuellement en pleine transformation digitale. Qu’en est-il dans le secteur du génie civil ?

Depuis de nombreuses années, les outils logiciels 3D sont quotidiennement utilisés par les différents acteurs professionnels du génie civil pour des tâches aussi variées que la création des plans, la modélisation des maquettes, la conception du bâti, des études diverses d’implantation des ouvrages, etc.

Depuis 2 ou 3 ans, se développe le BIM, Building Information Modeling. Le BIM est un processus qui permet de travailler en collaboration autour d'un projet de construction via une maquette numérique. Il permet aux nombreux acteurs qui interviennent de la conception à la construction d’un ouvrage de travailler sur le même support et avec les mêmes outils numériques. Il regroupe dans une maquette en 3D tous les éléments de conception à prendre en compte pour la réalisation : les types de matériaux utilisés, les passages de fluides, d’électricité, etc..

Ce nouvel outil facilite le travail des conducteurs de travaux qui coordonnent les différents intervenant lors d’une construction : meilleur dialogue entre les corps de métier, sécurisation de l’information transmise du concepteur au chef de chantier, meilleure coordination des chantiers pour in fine une meilleure productivité. A ce jour, l’utilisation de cet outil n’est pas encore obligatoire mais le gouvernement français, via le plan transition numérique dans le bâtiment lancé en 2015, souhaite fortement impulser l’utilisation des nouveaux outils numériques dans le génie civil.

Depuis peu, une autre utilisation du numérique émerge dans la construction : l’utilisation de l’impression 3D pour préfabriquer des pièces d’ouvrages et pour bâtir des maisons. Elle permet d’aller plus vite et d’être plus précis.

L’impression de maisons en 3D, comment cela fonctionne-t-il  ?

L'impression de maisons en 3D nécessite l’utilisation de gros robots qui fabriquent sur place les différents composants du gros œuvre. Une fois les fondation du futur ouvrage réalisées, le robot coule sur place les murs. Il est également possible à l’avenir d’envisager la pose de la charpente via un système robotisé. Cela génère un gain de temps et une efficacité inégalés. Les robots prennent en compte l’ensemble des données enregistrées dans le modèle 3D, ce qui garantit la prise en compte des éléments nécessaires aux passages des corps de métiers suivants (électricité, plomberie, carrelage, finitions).

Les matériaux les plus utilisés pour les impressions 3D sont des bétons à haute performance. Ils incluent par exemple des fibres métalliques ou polypropylène additionnées de produits chimiques (adjuvant). Des mousses polyuréthane, de la terre crue ou des métaux peuvent également être utilisés.

Qu’apporte cette nouvelle technique ?

Du point de vue environnemental, cette technique a un fort impact sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre et l’optimisation de l’utilisation des matières premières. La fabrication des ciments est responsable de 5% des émissions de CO2. En permettant une plus grande maîtrise du dépôt des matériaux (selon les besoins des différentes parties de la structure, la quantité de matière déposée est ajustée), on peut réduire les quantités utilisées pour une qualité égale et même, réduire les déchets liés à la construction. Le coût de revient est donc moindre. Dans le même temps, on peut aussi obtenir de meilleures performances acoustiques ou thermiques.

L’utilisation de ces robots de construction va permettre d’éviter certains métiers pénibles et risqués aux humains (comme les maçons, les charpentiers), d’avoir accès à des zones où l’homme ne peut pas forcément intervenir : enfouissement des déchets nucléaires, réparation d’ouvrages en milieux marins, près de zones dangereuses, etc.

Y a-t-il des maisons imprimées en 3D en France ?

Pas vraiment. Une expérimentation a eu lieu à Nantes mais l’impression 3D ne concernait pas la totalité de la maison. Seuls les murs, constitués de mousses pour les isolations intérieures et extérieures et de béton coulé dans le moule formé par l’isolation, ont été pris en charge par un robot. Mais la technique se développe. Avec par exemple, l’entreprise française XtreeE, spécialisée dans l’impression 3D appliquée au secteur du BTP, qui travaille avec de grands groupes français dans ce sens.

Les expérimentations sont nombreuses à travers le monde. On peut citer le projet de Canal House à Amsterdam, une imprimante géante qui permet de construire une maison en 24 heures aux États-Unis, dix maisons construites en 24 heures à Shanghaï ou la petite maison construite en une journée pour moins de 10 000 € en Russie.

Le développement de cette méthode de construction est actuellement freinée en Europe par l'absence de réglementation permettant aux constructeurs d’offrir la garantie de leurs travaux à leur clients.

Pour aller plus loin
Page personnelle d’Alexandre Pierre
Imprimer logements et hôtels en 3D ?
Qu’est-ce que l’impression 3D ?
Toute l’actualité de l’impression 3D

Alexandre Pierre, chercheur en génie civil

Portrait d'Alexandre Pierre

Thématiques de recherche
Ecoulements et comportements des matériaux cimentaires : plâtres, ciments et bétons.
Rhéologie
Matériaux de construction
Expérimentation, modélisation, simulations numériques

Applications
Modélisation des comportements et caractéristiques des ciments.
Prédiction de la pénétration d’un fluide dans une matière granulaire.
Caractérisation du ciment frais en fonction des éléments qui le compose.
Thermique des parois bâtiments  en fonction de l’humidité ou de la température.
Ecomatériaux de construction
Recyclage des matériaux de construction.

En savoir plus
Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil - L2MGC
Page personnelle d’Alexandre Pierre

Retrouvez la vidéo de la conférence de Pierre Alexandre

Vers la construction de nos maisons en impression 3D

Université Ouverte

Conférence du 25 janvier 2018

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