Maison Imprimante 3D : les Meilleures Maisons imprimées en 3D

Et si l’on repoussait les limites de l’art architectural ? Et si l’immobilier devenait bientôt beaucoup plus abordable ? Des structures aux formes élégantes et à faible coût (parfois sous le seuil des 3 500 €), que des robots mobiles ou des machines polaires peuvent ériger en quelques heures, voilà ce que promet depuis plus de cinq ans dans le monde la crème des imprimantes 3D. Mieux encore : c’est un excellent moyen de respecter l’environnement. Ainsi, matériaux recyclables ou biodégradables, énergies renouvelables et économie de consommation sont à ajouter aux avantages de la maison imprimée en 3D. Précisons que leur longévité n’aura rien à envier aux méthodes de construction traditionnelles, à condition d’un entretien adapté aux éléments qui les composent, du moins lorsqu’il ne s’agit pas d’abris temporaires.

Des essais les plus modestes aux plus fastueuses constructions, fruits d’imaginations très hétéroclites et dans le cadre d’usages divers, visualisons ensemble les paysages de demain avec un tour d’horizon des dernières prouesses de l’impression 3D.

1. Première maison imprimée en 3D habitable des États-Unis (2016)

Elle a l’allure et les dimensions d’une cabane on ne peut plus simple. Quatre murs et un plafond auxquels on a fixé une porte blanche. Ce mille-feuille de ciment paraît modeste, mais il est le tout premier espoir de la maison 3D aux États-Unis, puisqu’il est possible d’y vivre, selon son concepteur.

• Taille : 2,4 x 1,5 x 2,1 m
• Lieu : Houston, Texas
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : C’est au modèle V2 de l’imprimante Vesta que revient cet exploit. C’est Alex Le Roux qui l’a fabriquée, alors qu’il n’était encore qu’étudiant à l’université Baylor. Avec un ratio de 9cm par seconde, la V2 Vesta a bâti la maisonnette en 24 heures à partir d’un mélange de ciment Portland standard, quelques jours après la construction d’une villa entière par la compagnie chinoise Huashang Tengda. Toutefois, il aura suffit d’une personne à la manoeuvre pour achever la cabane texane. L’étape suivante serait d’utiliser un ciment plus respectueux de l’environnement, avec une imprimante capable d’imprimer 30 cm de matériau par seconde.
• Architecte et cie : Alex Le Roux est ingénieur.  Il a obtenu le soutien financier du cabinet d’architecture ModECO Development LLC, implanté dans le Michigan. La firme est spécialisée dans les méthodes de construction alternatives et écologiques.
• Un mot de l’artiste :  “ Ça vaut toujours le coup d’itérer, les principaux bénéfices de l’impression 3D de béton à large échelle étant les suivants :
  1) Un haut potentiel de customisation
  2) Un chantier presque sans déchet
  3) Un besoin de main-d’oeuvre très bas
  4) Un temps de réalisation plus court ” – Alex Le Roux

2. Urban Cabin, la maison imprimée en 3D entièrement recyclable (2016)

Comment combler des espaces vides telles que d’anciennes zones industrielles et y injecter la vie de nouveau ? À Amsterdam, on a trouvé un moyen : un carré d’herbe, décoré de quatre arbres et d’une baignoire extérieure. En son centre, un cabanon 3D recyclable, entièrement fait de bioplastique noir. On y accède par un mini-porche. À l’intérieur, il y a la place pour un canapé convertible en lit deux-places. C’est sans doute un pas de géant vers une solution viable pour les problèmes d’habitation en milieu urbain. Optimiser l’espace et la matière, les modeler à sa guise, c’est l’espoir d’aider rapidement ceux qui sont privés de logement.

• Taille : 8 m², 25 m³
• Lieu : Amsterdam
• Méthode de fabrication : Pour modeler l’Urban Cabin, on utilise du  bioplastique recyclable, issu de la technologie de Henkel & Actual.
• Architecte et cie : DUS Architects
• Un mot de l’artiste : « L’impression 3D peut être particulièrement utile en tant qu’habitation provisoire dans les zones sinistrées ” – DUS Architects.
  

3. AMIE – Additive Manufacturing Integrated Energy (2015)

L’avenir de la caravane tient peut-être dans ce projet axé avant-tout sur le renouvellement des énergies. Il se compose d’un mobile-home relié à une voiture hybride, elle-même imprimée en 3D. Les deux parties se relaient dans la production énergétique : le toit de la petite maison, équipé de panneaux solaires, permet d’alimenter la voiture le jour. La nuit, c’est au tour de la voiture de fournir au mobile-home l’énergie dont il a besoin.

• Taille :  11,5 x 3,6 x 3,9 m
• Lieu : Oak Ridge, Tennesse
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : L’imprimante 3D industrielle BAAM est un géant en la matière. Issue de la collaboration entre le Laboratoire National d’Oak Ridge (ORNL) et Cincinnati Inc, elle peut matérialiser des objets d’un volume équivalent à 6 × 2,2 × 1,8 m. Elle a participé à la fabrication du mobile-home et de son véhicule, faits d’un matériau polymère renforcé de fibres de carbone. L’impression nécessite environ 200 heures.
• Architecte et cie : Pour mener à bien ce projet, L’ORNL  s’est entouré du cabinet d’architectes SOM (Skidmore, Owings & Merille) de Clayton Homes et des étudiants de l’Université du Tennesse.

4. Gaia, la construction 3D qui ressemble à un nid de guêpe (2018)

Difficile de trouver une utilité à l’existence des guêpes… du moins jusqu’à ce que l’on s’inspire de leurs nids pour concevoir des maisons 3D ! Imitant l’espèce Potter, la société WASP a bâti la maison Gaia en lui donnant une forme cylindrique, au moyen de terre (argile, limon, sable) et de résidus issus de la production de riz (paille de riz, balle de riz, chaux hydraulique), ce qui lui assure une ventilation naturelle et une excellente isolation. Les murs ont une épaisseur de 40 cm. La toiture est soutenue par des poutres en bois. Les matériaux organiques de cette structure lui confèrent l’avantage d’être biodégradable.

• Taille : 12 m² 
• Lieu : Massa Lombardo, Italie
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D :  Il s’agit de la Crane WASP printer. Une centaine d’heures lui suffit à imprimer chaque maison, dont elle peut faire varier aussi bien la taille que la forme.
• Coût : ≈ 1000 $ (hors-main d’oeuvre)
• Architecte et cie  : Alberto Chiusoli et la société WASP

5. Apis Cor imprime en 3D une petite résidence russe (2016)

Passons désormais à une structure de la taille d’un petit T2. Celle-ci nous vient de Russie. Son jaune chaleureux tranche avec le paysage enneigé. Vu du dessus, elle prend la forme d’un élégant symbole cyclique, qui fait penser à un rotor. L’intérieur est habillé de parquet et d’électroménager Samsung. De quoi faire fleurir un petit quartier résidentiel ?

• Taille : 38 m² 
• Lieu : Russie
• Méthode de fabrication : Décidément, la force des imprimantes 3D est de faire feu de tout bois. Celle d’Apis Cor a permis de fabriquer sur place tous les éléments qui ont servi à la construction de sa bâtisse, pour un coût d’assemblage très bas. La façade est en plâtre blanc, et c’est un mélange de composants solides et de polyuréthane liquide qui sert d’isolant. Quant au processus d’impression, il n’a duré que 24 heures, soit autant que notre 1., la petite cabane de Houston !
• Architecte et cie  : Apis Cor et PIK
• Coût : ≈ 10 000 $

6. New Story utilise l’impression 3D pour loger les plus démunis (2017)

Plus grand, plus concret aussi, le projet de New Story est un véritable souffle de réalisme pour l’avenir de la maison imprimée en 3D. Cette oeuvre caritative est destinée aux habitants des bidonvilles de Mexico, Tabasco, et El Salvador. Ainsi, une cinquantaine de familles a déjà pu bénéficier de ces coquettes résidences aux façades couleur crème, comprenant un salon, une chambre, une salle de bain et un petit bureau. De plus, le ciment utilisé a été conçu pour rendre la structure résistante à des conditions climatiques extrêmes.

• Taille : 46 m²
• Lieux : Mexico, Tabasco, El Salvador
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : Une autre imprimante géante, Vulcan II, d’une longueur de dix mètres, est à l’origine de l’exploit : 24 heures d’impression suffit pour chaque bâtisse ! Pesant plus d’une tonne et demi, Vulcan II a l’étonnante capacité d’être mobile et contrôlable par simple tablette, économisant ainsi beaucoup de main d’oeuvre.
• Coût : 100 maisons coûteraient environ 1 million de $, et il serait possible d’y vivre pour 3 $ par jour.
• Architecte et cie : New Story, association à but non-lucratif, travaille main dans la main avec Icon, une société spécialisé dans l’impression 3D et les problème de construction de bâtiment.

7. Avec BOD, l’Europe entre dans la course aux maisons imprimées en 3D (2018)

Acronyme de « Building on Demand », la bâtisse BOD peut se targuer d’être la première maison imprimée en 3D d’Europe ! L’ambition de ses constructeurs est d’illustrer la flexibilité structurelle et économique de l’impression 3D dans le domaine du bâtiment. Ainsi, aucun mur de ce modèle n’est tout à fait droit. Seuls les portes et les fenêtres présentent une forme traditionnelle.

• Taille : 50 m²
• Lieu : Danemark
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : Avec un ratio de 18 m de matériau imprimés à la minute (soit 30 cm par seconde) BOD2 réalise ce qu’Alex Le Roux projetait de mettre en oeuvre avec la V3 de son imprimante Vesta. Le travail d’impression a même servi aux fondations du chantier. La BOD2 laisse un grand champ de possibilités dans l’assemblage des maisons, aussi bien en matière de forme que de taille, et son fonctionnement est partiellement automatisé.
• Architecte et cie : COBOD

8. Milestone, un lotissement imprimable en 3D (2019)

Toujours dans l’exploration de nouvelles figures habitables, les cinq maisons du projet néerlandais Milestone ont adopté un style très futuriste, flirtant avec l’imaginaire des décors extra-terrestres. Chacune d’elle aura sa propre forme, ce qui n’entache aucunement l’aspect harmonieux du lotissement. À l’image du projet BOD, l’ambition architecturale est de briser la rigidité des méthodes classiques de construction, prouvant que liberté esthétique peut s’associer à des coût de location relativement bas et à la réduction des émissions de CO2.

• Taille : jusqu’à 95 m²
• Lieu : Eindhoven, Pays Bas
• Méthode de fabrication : Très comparables à leurs homologues texans, russes et mexicains, ces cinq maisons seront faites à partir de rubans de béton, selon une silhouette prédéfinie numériquement. L’idée est de diminuer la quantité de ciment nécessaire (qui occasionne une forte émission de CO2), en se passant, par exemple, de l’usage de moules.
• Architect et cie : Eindhoven University of Technology et Houben/Van Mierlo Architects
• Un mot de l’artiste  :  “ C’est le tout premier projet de logement 3D en béton commercialisé du monde. Toutes les maisons seront occupées, elles offriront tout le confort moderne et pourront être vendues à une société immobilière afin d’être mises en location. ” – Université d’Eindhoven.

9. Passive Dom House, l’impression 3D au service de l’environnement (2018)

https://www.youtube.com/watch?v=942aa9Xy1lM

Le défi de cette entreprise ukrainienne était de marier l’exigence d’un mode de vie écologique aux avantages que propose l’impression 3D en matière de construction. Le résultat est à la fois beau à regarder et surprenant en ce qui concerne l’environnement… Ces maisons totalement “off-the-grid”, c’est à dire autonomes sur le plan énergétique (eau comme électricité) sont équipées de panneaux solaires et sont capables de puiser l’eau directement dans l’humidité de l’air. Un système de traitement des eaux a même été intégré aux douches ! Les deux modèles standards sont :
– un studio de 37,5 m²  avec cuisine et salle de bain,
– une petite maison avec deux chambres, d’une superficie de 75 m².

• Taille : 37,5 m² ou 75 m²
• Lieu : Ukraine et Nevada
• Méthode de fabrication : C’est en usine, dans le Nevada, que l’on imprime ces maisons écologiques, à partir de matériaux composites polymères testés en amont, et ce en seulement 8 heures !
• Coût : entre 105 000 $ et 430 000 $
• Architecte et cie  : Passive Dom

10. L’élégante construction Curve Appeal (2020)

Premier prix d’un concours de design architectural, la maison Curve Appeal poursuit la tendance de ses cousines de Milestone et BOD, présentant des courbes toujours plus audacieuses sur une silhouette étendue en longueur. C’est en partie ce qui en a fait la lauréate du Freeform Home Design Challenge, un concours organisé par Branch Technology, une start-up implantée à Chattanooga. Récompensé par un chèque de 8000 $, le projet est en cours de réalisation depuis 2017. L’un des atouts de la Curve Appeal serait d’être construite et aménagée de sorte de maintenir son intérieur à bonne température tout au long de l’année.

• Taille : ≈ 75 m²
• Lieu : Chattanooga, Tenessee
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : L’aboutissement de ce projet dépendra des capacités techniques de Branch Technology, incarnées dans leur imprimante C-Fab, spécialisée dans les structures organiques, fabriquant aussi bien des composants que des cloisons. 28 panneaux seront donc imprimés hors chantier avant d’être assemblés sur place.
• Architecte et cie : WATG’S Urban Architecture Studio

11. Des maisons 3D imprimables en chanvre

Ici aussi, nous en sommes encore à l’étape conceptuelle… Mais quel concept ! Utiliser du chanvre directement dans la composition des murs. Un des intérêts premiers serait de profiter de la culture industrielle grandissante de cannabis en Australie. Un autre point positif : ce matériau pousse bien plus vite que le bois, encore très populaire dans le bâtiment. Une vision à long terme et à grande échelle nous invite à imaginer des centre-villes purifiés d’une partie de leur CO2 grâce à la maison imprimée en 3D.

• Taille : Inconnue
• Lieu : Australie
• Méthode de fabrication : le principe est simple : fabriquer des panneaux à base de chanvre capable de retenir le carbone.
• Architectes et cie :  Mirreco est une entreprise de biotechnologie qui travaille actuellement en collaboration avec les architectes de la compagnie Arcforms.
• Un mot de l’artiste : “ Les sols, les murs, et la toiture seront tous confectionnés à partir de biomasse de chanvre, et les fenêtres bénéficieront d’une technologie de pointe permettant à la lumière passant à travers les vitres d’être convertie en électricité ” – Mirreco

12. SQ4D et le gros-oeuvre de son imprimante 3D  (2020)

https://www.youtube.com/watch?v=GMkjkD-WEvM&t=2s

Retour à la réalité factuelle, non-moins impressionnante puisque nous entrons désormais dans les grandes largeurs de la maison imprimée en 3D avec SQ4D. Tout le cachet de cette réalisation vient de ce que son envergure a pu atteindre les 175 m² en un temps record, à savoir 48 heures (toutefois répartis sur huit jours), le tout pour un coût assez moindre. Une première aux États-Unis, quatre ans seulement après la maisonnette d’Alex Le Roux ! 

• Taille : 175 m²
• Lieu : États-Unis
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : SQ4D a utilisé son  Système Robotique de Construction Autonome (ARCS), capable d’imprimer jusqu’aux fondations de leurs chantiers, en plus de la totalité des murs et des conduits utilitaires. Les quantités de ressources employées se sont avérées bien plus modestes que celles des méthodes traditionnelles, y compris concernant la main d’oeuvre (seulement trois ouvriers ! ), avec une économie de 70 % par rapport au coût d’un bâtiment classique, et une vitesse d’exécution 3 000 fois supérieure ! 
• Coût : 6 000 $
• Architecte et cie  : SQ4D
• Un mot de l’artiste : “Cette technologie révolutionnaire va éliminer et remplacer les matériaux les plus chers et de basse qualité, rendant les structures en impression 3D plus robustes et plus sécuritaires. À elle seule, l’utilisation de béton réduira les coûts d’au moins 30 % par rapport aux méthodes traditionnelles. Cette maison imprimée en 3D durera facilement jusqu’au siècle prochain. ” – SQ4D

13. Des bureaux dans un immeuble 3D à Dubaï (2016)

Encore plus grand qu’une simple maison imprimée en 3D : avec des perspectives d’utilisation concrète, ce projet a figure parmi les plus imposants du monde de la construction 3D. C’est là que la Dubai Future Foundation a choisi d’installer les bureaux de son siège social. Il s’agit du premier immeuble au monde entièrement fonctionnel fabriqué grâce à l’impression 3D. Il est bien évidemment équipé en eau courante, en électricité, en télécommunication et climatisation.

• Taille : ≈ 250 m²
• Lieu : Dubaï
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : Il n’a fallu que quelques semaines pour le construire. Avec moitié moins de main d’oeuvre que pour un bâtiment classique, le chantier a produit très peu de déchet (au moins 30 % inférieur à la méthode traditionnelle) Le volume de l’imprimante est pour le moins impressionnant : 6 m de haut pour 36 m de long et 6 m de profondeur. Elle a servi à tous les composants de la structure, y compris le mobilier ! L’ensemble des pièces a été imprimé à Shangaï avant d’être importé pour l’assemblage à Dubaï.
• Architecte et cie  :  Gensler, à l’aide de l’imprimante 3D de Winsun. La structure a été conçue par Thornton Tomasetti et Syska Hennessy.

14. Une villa 3D imprimée en Chine (2016)

Si l’on en juge par l’exemple précédent, l’on constate combien la Chine est avancée dans le domaine de l’impression 3D. C’est notamment ce que confirme cette monumentale réalisation qui, non contente d’atteindre l’envergure record de 400 m², présente une robustesse à toute épreuve. Cette villa de deux étages serait en effet en mesure de résister à des secousses sismiques allant jusqu’au niveau huit sur l’échelle de Richter. Elle pèse 20 tonnes de béton C30, accumulés dans des murs de 250 mm d’épaisseur.

• Taille : 400 m² (2016)
• Lieu : Chine
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : 45 jours, c’est le temps qu’il a fallu pour parachever cette oeuvre titanesque. Il a fallu d’abord procéder au charpentage de l’immense structure avant d’y couler le béton. L’imprimante utilisée a d’ailleurs été fabriquée sur mesure.
• Architecte et cie : HuaShang Tengda, que l’on peut considérer comme le premier concurrent de Winsun.

15. Apis Cor (encore)

Nous voici à présent au sommet, avec la plus colossale structure jamais créé en impression 3D. D’une hauteur dépassant les 9 mètres, elle comprend deux étages et devrait aisément résister à des conditions climatiques extrêmes. Cet immense édifice a été mis au service de la municipalité de Dubaï.

• Taille : 640 m²
• Lieu : Dubai
• Méthode de fabrication/modèle d’imprimante 3D : Le matériau utilisé a été concocté par Apis Cor. Il s’agit d’un mélange à base de gypse. Les colonnes ont été remplies manuellement avec du béton lourd. Sa conception a pris en compte un certain nombre de paramètres complexes afin de le rendre le plus sécuritaire possible. 
• Architecte et cie  : Apis Cor

La maison à deux étages de Kamp C

 

Kamp C est une firme belge spécialisée dans les innovations et le développement durable. Basée à Westerlo, elle a conçu COBOD, la plus grande imprimante à béton 3D d’Europe. Celle-ci lui a permis de construire d’un bloc et en une seule fois une maison de deux étages. D’une hauteur de huit mètres, la structure couvre une superficie totale de 90 m², de quoi loger toute une famille. 

• Taille : 90 m²
• Lieu : Belgique
• Méthode de fabrication : Emiel Ascone, CEO à Kamp C, souligne l’inédite singularité d’avoir couvert une telle surface avec une imprimante à béton 3D fixe. La réalisation de deux étages en un seul morceau relève en effet de l’exploit. Une autre caractéristique importante à noter est la suivante : le matériau utilisé présente une résistance bien supérieure aux briques de construction classiques. Cela laisse peut-être présager d’une grande longévité pour les maisons imprimées en 3D. Par rapport aux méthodes classiques, on estime à 60% l’économie réalisée pour ériger cette maison, en observant des critères de budget de matériau et de temps, puisque le chantier a été expédié en deux jours (même la potion magique ne fait pas aussi bien !)
• Architecte et cie  : Kamp C

Bonus – Aequorea (2015)

Et maintenant, place au rêve ! Voici une vision digne de la légendaire Atlantide : il ne s’agit pas d’une maison à proprement parler, mais de toute une cité construite sur l’eau, dont les édifices en déchets plastique pourraient descendre à une profondeur de 1 000 m sous la surface de l’océan. La technologie de l’impression 3D serait idéale pour transformer la pollution plastique en un endroit où vivre. Un complexe d’un bon millier de bâtisses flottantes pourrait rapidement émerger à partir des ordures du “septième continent”. 

Cette projection vers un avenir plus lointain ne manque pas de nous faire entrapercevoir l’émergence de vastes possibilités techniques, mais elle nous rappelle également que de nombreuses problématiques environnementales pèsent constamment sur ces mêmes progrès. 

• Taille : la cité serait en capacité d’accueillir 20 000 habitants, appelés les “aquanautes”.
• Lieu : Rio de Janeiro, Brésil
• Méthode de fabrication : le matériau composite encore imaginaire envisagé pour arriver à ce résultat aurait pour nom “algoplast” ; on l’obtiendrait grâce à un mélange d’algues et de détritus plastiques.
• Architecte et cie  :  Vincent Callebaut

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