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Maître de conférence au Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (L2MGC) et directeur des études du Cursus master en ingénierie Génie civil de l’Université de Cergy-Pontoise.
Spécialiste du comportement des matériaux cimentaires.
Dans un contexte où le numérique redéfinit les pratiques du BTP, notamment avec les logiciels 3D et le BIM, une autre révolution pourrait bien impacter les métiers du bâtiment : l'utilisation de l'impression 3D pour préfabriquer des pièces d'ouvrages et pour bâtir des maisons.
Des robots sur les chantiers du BTP
L'impression de maisons en 3D nécessite l'utilisation de robots qui fabriquent sur place les différents composants du gros œuvre. Une fois les fondations du futur ouvrage réalisées, de façon traditionnelle, le robot coule les murs sur place. Cela génère un gain de temps et une efficacité inégalés.
Les robots intègrent l'ensemble des données enregistrées dans le modèle 3D du bâtiment, ce qui garantit la prise en compte des éléments nécessaires aux passages des corps de métiers suivants : électricité, plomberie...
Des atouts pour construire plus durable
Les matériaux les plus utilisés pour les impressions 3D seront des bétons à haute performance pour réaliser des formes complexes, assurer une mise en oeuvre en milieux hostiles ou encore intégrer les isolants directement. Ces bétons nouvelle génération incluent, par exemple, des fibres métalliques ou polypropylène additionnées d'adjuvants, des mousses polyuréthane, de la terre crue ou des métaux, selon les propriétés recherchées.
La technique de construction par impression 3D présente un fort impact sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre et sur l'optimisation de l'utilisation des matières premières.
En permettant une plus grande maîtrise du dépôt des matériaux, selon les besoins de la structure, on peut réduire les quantités utilisées pour une qualité égale et même, réduire les déchets liés à la construction. Dans le même temps, on peut aussi obtenir de meilleures performances acoustiques ou thermiques.
Les métiers traditionnels vont devoir évoluer
L'utilisation de ces robots de construction aura nécessairement un impact sur les métiers du bâtiment. Les architectes verront leurs capacités créatives démultipliées pour des constructions audacieuses. Ils pourront aussi repousser les limites de l'habitation à faible coût ou de l'habitation d'urgence. Les bureaux d'études verront changer leurs repères pour les calculs de structure, tandis que les ingénieurs disposeront de nouveaux moyens pour se conformer aux plans.
Sur le terrain, conducteurs de travaux et maçons vivront une petite révolution. Les compétences de ces professionnels devront évoluer vers le maniement de nouveaux outils high-tech. Tout comme dans le monde industriel d'aujourd'hui, le “savoir faire” devra être complété par la maîtrise informatique et logicielle. En corollaire, la pénibilité des métiers pourrait reculer. Par ailleurs, un nouveau métier émerge déjà sur les chantiers : celui de “responsable matériaux”, en charge de la formulation, du malaxage et de la mise à disposition du type de béton retenu pour un projet.
La révolution annoncée de l'impression 3D pour le BTP permettra également à l'homme d'intervenir dans des zones difficiles d'accès : site d'enfouissement de déchets nucléaires, réparation d'ouvrages en milieux marins, interventions en zones dangereuses… les limites du possible vont reculer pour nombre de professionnels du BTP.
L'impression 3D, une affaire de pionniers...
Le développement de cette méthode de construction est actuellement freinée en Europe par l'absence de réglementation et de certification. Si les chantiers de construction 3D sont encore expérimentaux, ils attestent de la dynamique du secteur du BTP qui innove dans le monde entier. Aujourd'hui au stade de la recherche et des prototypes - concept Yris à Alençon ou Yhnova à Nantes - il est raisonnable de penser à une démocratisation de l'impression 3D d'ici à 10 ans dans le BTP. Particulièrement dans le domaine de l'habitation de plain-pied à bas coût.
Les équipementiers (ABB, Kuka) ainsi que les fournisseurs de matériaux (Sika, Lafarge-Holcim) sont sur les rangs, de même que les entreprises du génie civil et du BTP (Bouygues, Vinci). La dynamique associe de grands groupes à nombre de startups innovantes (XtreeE), ainsi qu'aux acteurs de la recherche universitaire, par le biais de partenariats. Une association internationale comme la RILEM permet de capitaliser sur les avancées de tous ces acteurs.
Les formations s'adaptent au rythme des innovations
Dans le domaine du BTP, les formations spécifiques à la construction par impression 3D restent à créer. La technologie et les applications ne sont pas encore assez matures pour établir un corpus pédagogique reconnu. Toutefois, les formations en génie civil sont amenées à enrichir leurs cours traditionnels de “calculs de structure”, par exemple, avec les nouveaux repères de l'impression 3D. À titre exploratoire pour l'instant, le cadre réglementaire n'étant pas fixé.
Les écoles s'orientent aussi vers une prise en main de la technologie 3D par le biais des projets étudiants. Le plus souvent, les partenariats université-entreprise permettent des projets d'envergure propices à l'acquisition d'expérience dans les conditions du réel et à jour de la spécialité. Une fois la discipline stabilisée, des modules spécifiques pourront être intégrés aux programmes. Révisés tous les 4 à 5 ans, les programmes de l'université cherchent à être en adéquation avec les besoins des entreprises. Le département Génie Civil de l'université de Cergy-Pontoise (95) travaille actuellement à la révision de ses programmes et s'intéresse aux techniques d'impression 3D.
En conclusion, le monde du bâtiment de demain ne sera pas celui d'aujourd'hui. Et le secteur de la formation s'apprête à évoluer avec les nouvelles technologies.
Alexandre PIERRE, maître de conférence au Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (L2MGC), spécialiste du comportement des matériaux cimentaires. Directeur des études du Cursus master en ingénierie Génie civil de l'Université de Cergy-Pontoise, Val-d'Oise (95). Collaboration éditoriale : Sébastien Trollé, Éditions Cogiterra.
