Le concept de systèmes communautaires d’impression 3D passe d’expériences pionnières à des applications pratiques. Ce type de système n’imprime pas simplement quelques maisons, mais utilise la technologie de fabrication additive pour produire systématiquement les logements nécessaires à une communauté, ainsi que les infrastructures et même les équipements publics. Sa valeur fondamentale est de répondre rapidement et à faible coût aux besoins de construction des communautés grâce à la conception numérique et à la production localisée, en particulier en fournissant de nouvelles idées pour la reconstruction après catastrophe, les logements abordables et la construction dans les zones reculées. Cependant, cette technologie est également confrontée à de multiples défis tels que la durabilité des matériaux, l'approbation réglementaire et l'intégration communautaire, et ses perspectives de développement sont pleines de controverses.
Quel est le concept de communauté d’impression 3D ?
Une solution de construction intégrée qui va au-delà de l'impression de bâtiments individuels et se concentre sur l'impression du squelette physique de l'ensemble de la micro-communauté, couvrant les unités résidentielles, les bases routières, les fossés de drainage et même les murs des espaces publics, etc., avec « la conception numérique, la fabrication sur site » comme noyau conceptuel, transmettant directement les fichiers de conception architecturale aux imprimantes à grande échelle sur site et construisant des structures couche par couche avec une accumulation continue de béton ou de matériaux composites spéciaux, est une communauté d'impression 3D.
La clé de ce concept est qu’il est systématique et durable. Ce qu’elle recherche, ce ne sont pas des merveilles architecturales, mais l’utilisation de processus d’impression standardisés et précis pour réaliser des économies d’échelle et réduire les coûts globaux. Dans des circonstances idéales, un prototype communautaire complet équipé de systèmes de circulation d'énergie et d'eau peut « pousser » à partir d'un espace ouvert en quelques semaines. Ceci est particulièrement adapté aux scénarios où il existe des besoins de réinstallation d’urgence ou un manque d’ouvriers du bâtiment traditionnels.
Quels sont les avantages de la communauté de l’impression 3D par rapport à la construction traditionnelle ?
Le principal avantage est la rapidité et les économies de main d’œuvre. Une grande imprimante 3D peut fonctionner en continu 24 heures sur 24 sous le contrôle d'un programme, améliorant plusieurs fois l'efficacité de l'impression murale et réduisant considérablement la dépendance à l'égard de travailleurs qualifiés. Ceci est d’une grande importance dans les régions où les coûts de main-d’œuvre sont élevés ou où il y a une pénurie de main-d’œuvre. Par exemple, certains projets expérimentaux peuvent imprimer de petites coques d’habitations habitables en 48 heures.
De plus, il y a deux points importants : la flexibilité de conception et l’économie de matériaux. La conception numérique présente des caractéristiques telles qu’elle peut rendre la personnalisation du type de maison facile et adaptée à une variété de structures familiales différentes. Dans le même temps, il peut également optimiser la forme structurelle et atteindre l'objectif « d'utiliser les matériaux en fonction des besoins ». L’imprimante 3D extrudera le matériau avec précision et il n’y aura pratiquement aucun déchet causé par la découpe sur place. De plus, les surfaces présentant des courbures complexes et des structures intégrées (par exemple, des murs avec des rainures pour tuyaux) peuvent également être imprimées directement, ce qui réduit le processus d'assemblage et les risques potentiels liés à la qualité.
À quels défis techniques et matériels la communauté de l’impression 3D est-elle confrontée ?
Il existe des défis techniques en termes de fiabilité des équipements et d’adaptabilité environnementale. L'environnement de construction sur site est complexe et le vent, la pluie et les différences de température affecteront la condensation des matériaux d'impression et la liaison intercouche. Les imprimantes à grande échelle nécessitent une surface de travail stable et plane. Le déploiement dans des zones à construire aux conditions difficiles est intrinsèquement difficile. Les interruptions d'impression ou les pannes logicielles peuvent provoquer des joints froids entre les couches, ce qui aura un impact sérieux sur l'intégrité structurelle.
Aujourd’hui, les matériaux constituent un autre goulet d’étranglement majeur. À l'heure actuelle, le matériau d'impression courant est le mortier à base de ciment modifié. Sa durabilité à long terme, telle que sa résistance aux cycles de gel-dégel, au retrait et à la fissuration ainsi qu’à la corrosion de l’acier (le cas échéant), prendra des décennies. Le temps a en outre vérifié qu’en plus de la faible recyclabilité du matériau lui-même, une grande quantité de déchets solides difficiles à traiter sera générée lors de la démolition des bâtiments à l’avenir. Par conséquent, le développement de matériaux imprimables à haute résistance, haute durabilité et respectueux de l’environnement est devenu au centre de la recherche et du développement.
Comment les réglementations et les normes pour la communauté de l'impression 3D sont établies
Actuellement, il n’existe pratiquement aucune réglementation obligatoire pour les bâtiments imprimés en 3D dans le monde. Les codes de construction traditionnels sont formulés sur la base de pratiques d’ingénierie à long terme et de normes claires en matière de matériaux et de processus. L’impression 3D est un processus non standard d’accumulation discrète. Il lui manque des méthodes largement reconnues en termes de calculs de structures et de calculs de protection contre les tremblements de terre et les incendies. Comment le service d’agrément vérifie-t-il sa sécurité ? C’est devenu un énorme obstacle.
Seule une collaboration multipartite peut permettre d’établir des normes, et l’industrie, le monde universitaire, la recherche et la direction doivent tous être impliqués. Certains pays pionniers lancent des projets pilotes pour accumuler des données et développer des licences temporaires ou des directives techniques locales. La clé est d’établir un système standard complet, depuis les performances des matériaux, les paramètres de l’équipement, les logiciels de conception, jusqu’à la technologie de construction et les tests d’acceptation. Sans le « feu vert » de la réglementation et la reconnaissance des compagnies d’assurance, il sera difficile pour la communauté de l’impression 3D de parvenir à une commercialisation à grande échelle.
Les coûts de la communauté de l’impression 3D sont-ils vraiment inférieurs ?
L’analyse des coûts doit être prise en compte de manière globale. Il est en effet possible de réduire les coûts directs de construction. Cela se reflète principalement dans l'économie de coffrage, la réduction de la main d'œuvre et le raccourcissement de la période de construction. Des cas similaires peuvent montrer que le coût de la structure du mur peut être inférieur de 20 à 30 % à celui des méthodes traditionnelles. Cependant, il ne s’agit là que du coût « shell ». Le coût de la décoration intérieure, de l'installation des équipements, de l'ingénierie extérieure et d'autres coûts ne diffère pas de celui des bâtiments traditionnels.
Les coûts cachés ne peuvent être ignorés, pas plus que les coûts à long terme. Au début, il y a un investissement énorme, qui couvre l’achat ou la location d’équipement, ainsi que les frais de l’équipe technique professionnelle. Lorsque l’échelle du projet est relativement petite, les coûts d’amortissement sont très élevés. Ce qui est particulièrement critique, c'est que les coûts de maintenance ne sont pas clairs. Si des fissures ou une dégradation des performances se produisent sur le mur imprimé, le processus de réparation est compliqué et coûteux. Par conséquent, il n’existe actuellement aucune conclusion définitive quant à savoir si le coût global du cycle de vie présente des avantages.
Comment les communautés d’impression 3D impactent la société et l’expérience de vie
En termes d’impact social, elle est susceptible de modifier la structure des compétences du secteur de la construction, entraînant une réduction de la demande de maçons généraux et une augmentation des postes de techniciens du numérique. En termes d'abordabilité du logement, de grandes attentes ont été suscitées, mais la clé dépend du terrain, du financement et du modèle d'exploitation. La technologie elle-même ne peut pas résoudre tous les problèmes. S'il n'est pas bien géré, cela peut créer une communauté de « restauration rapide » dépourvue de sentiment d'identité culturelle.
Pour ceux qui l’habitent, l’expérience revêt un double caractère. L'avantage est que le type d'appartement peut être plus adapté aux besoins individuels et que la courte période de construction peut permettre une occupation plus rapide. Cependant, les problèmes potentiels incluent : la plupart des maisons imprimées actuelles sont à un seul étage ou de faible hauteur, et la répartition spatiale peut être restreinte ; la sensation spatiale donnée par les murs en béton peut être froide et rigide ; et le public a des doutes psychologiques sur les maisons « imprimées », inquiet pour leur sécurité et leur confort. Ce type d’acceptation sociale prend du temps à se cultiver.
Sur la voie de l’exploration des possibilités de vie futures, les systèmes communautaires d’impression 3D présentent une approche très efficace et flexible. Cependant, sa maturité technologique, sa faisabilité économique et son acceptation sociale nécessitent encore des tests rigoureux. Selon vous, dans un contexte de pénurie de logements, devrions-nous promouvoir vigoureusement l'application rapide de telles technologies innovantes, ou devrions-nous prendre l'initiative de garantir qu'elles soient soumises à des tests plus longs et plus rigoureux ? J'attends avec impatience vos opinions perspicaces dans la zone de commentaires. Si vous trouvez cet article inspirant, vous pouvez également l’aimer et le partager.
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