Cobots et impressions 3D : le bâtiment bientôt robotisé Nouveaux produits du BTP | 16.01.20

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1 mètre 80 de long, 80 centimètres de large et 2 mètres de hauteur, ce sont les dimensions impressionnantes du robot, développé et construit par Batiprint3D, jeune startup lancée le 9 janvier dernier. Ce robot capable de réaliser une maison uniquement à l’aide de l’impression 3D, c’est le pari fou que s’est lancé Benoit Furet, chercheur universitaire à Nantes, accompagné de son équipe. Il a ainsi construit, à l’aide de son robot coopératif (COBOT), Yhnova, une maison de 95 mètres carrés à Nantes.

Comment l’idée de construire une maison avec l’aide d’un robot et de l’impression 3D est-elle venue ?

 

Benoit Furet : D’abord, on a développé l’impression 3D pour des petits objets, mais pas que, on l’a aussi développé pour l’industrie manufacturière. Et, on s’est demandé : pourquoi ne pas appliquer cette technique au domaine du bâtiment ? On a d’abord construit des murs de quelques mètres, puis, des murs de plus d’une dizaine de mètres. On a alors développé un robot : INNOprint 3D, et on a construit un abri d’urgence capable de contenir quelques personnes. Après, j’ai fait mon travail de chercheur, j’ai lu des articles, j’ai assisté à des conférences… Je suis même allé en Chine, rencontrer les grands noms de l’époque. En fait, ils essayaient tous d’imprimer du mortier, couche par couche, mais c’était compliqué. Les premières couches en mortier sont facilement réalisables, mais ça se complique ensuite, car il faut que les premières couches de mortier supportent la masse des couches supérieures. Et, alors que l’on avait construit jusque-là que des murs, une personne des services construction de la Métropole de Nantes m’a demandé de réaliser un habitat social. Il a donc fallu imaginer une solution robotisée, comme celle qui nous a servi à construire des parois. 

 

Ce nouveau robot qui a fabriqué à Nantes la maison Yhnova, comment a t-il été construit ? 

 

B.F : Plutôt que d’amener pièces par pièces, on a fait le choix d’imprimer sur site. On a développé un robot avec des briques industrielles, on les a déviées de leurs fonctions premières. Nous sommes partis avec un « chariot à fourches googlecarisé » pour en faire un robot mobile qui porte un bras robot polyarticulé. Ces robots d’origine industriels sont français, le mobile est un BA-Système et  le polyarticulé un robot STAUBLI.

Pour la maison, on a travaillé avec TICA architecture, et Charles Coiffier, l’architecte, pour lequel le bailleur social Nantes Métropole Habitat lui a demandé, sans qu’il nous connaisse au départ, de voir avec nous pour réaliser par impression 3d et un robot une maison… ce qu’il l’a surpris… Il a été vite rassuré et surtout il a compris que le principe Batiprint3D lui offrait de plus grandes possibilités formelles qu’avec les procédés classiques de construction.

 

Yhnova est tout de même peu commune, quelles sont ses particularités ?  

 

B.F : L’idée était de faire une maison de 95 mètres carrés sur un terrain avec beaucoup d’arbres. Pour réaliser le projet, on a travaillé sur l’optimisation topologique. On a conçu la maison en fonction de l’environnement, des arbres, du vent, de l’orientation, et du voisinage. Normalement, on aurait dû abattre deux arbres, mais la conception particulière de cette maison, qui est en forme de Y, nous a permis de n’abattre aucun arbre. Nous avons a proposé d’éliminer tous les angles lisses de la maison, pour éliminer ces arrêtes vides et la discontinuité dans l’isolation thermique, on a préféré construire en arrondis dans les angles, ça donne une performance énergétique extraordinaire ! La maison consomme 30% d’énergie de moins qu’une maison RT2012 (1). On a juste posé le robot sur la dalle de béton, il reçoit le matériel sous forme liquide, et, pour construire le mur, le robot alterne entre l’impression de plusieurs couches de polymère puis du béton.

 

Après la construction d’Yhnova, quels ont été vos objectifs pour ce robot ? 

 

B.F : On a travaillé sur son amélioration. Yhnova a été construite en 54 heures, aujourd’hui, on peut fabriquer cette même maison en 30 heures. On a continué de travailler sur les matériaux utilisés pour fabriquer la maison. On est passé à une mousse en PET (Polyéthylène téréphtalate - plastique rigide recyclable) pour faire l’isolation. On travaille aussi avec des partenaires dans le ciment pour utiliser des ciments bas carbone. Comme le robot est déjà sur place, on évite aussi le transport de matériaux, on limite comme cela un maximum de déchets. 

 

Vous avez lancé une startup : Batiprint3D qui a été créée le 9 janvier dernier. Pourquoi avoir attendu 2 ans après votre succès à Nantes pour vous lancer ? 

 

B.F : Après la performance de cette réalisation, on a analysé les apports de l’impression 3D et de la robotique dans le domaine du bâtiment. L’impression 3D, ça fait 35 ans qu’elle existe et qu’elle se développe, et pourtant, dans certains domaines, elle n’est absolument pas utilisée. L’impression 3D peut faciliter la construction d’habitations ayant des formes et un design propices à apporter du confort et du bien être. Pour encore plus optimiser l’acte de construction et profiter des apports de l’impression 3D, nous avons développé des outils informatiques de co-conception et d’aide au design des habitations. Pour cela nous avons travaillé avec une autre startup nantaise spécialisée dans la réalité augmentée, la société PIRO, créée par deux de mes anciens étudiants. Cet outil logiciel nous permet d’aider à placer les futurs habitants dans leur maison virtuelle et en temps réel de la faire évoluer en analysant, le placement des menuiseries vis-à-vis du voisinage ou de l’environnement, en regardant par une fenêtre par exemple, d’observer le résultat si on déplace ou si on arrondit un mur de quelques degrés, on analyse aussi l’impact de l’ensoleillement et des saisons… et bien sûr tout cela en prenant en compte la faisabilité avec le procédé Batiprint3d. Les deux années qui ont suivi la fin de l’impression 3D ont permis de valider les performances et la tester avec des vrais habitants. Cette période nous a aussi permis de constituer l’équipe des fondateurs de la startup Batiprint3d avec nous, les trois enseignants/chercheurs à l’origine de la solution et des neufs brevets associés, et un entrepreneur investisseur, spécialiste de la construction et du numérique.

 

A quel prix peut-on s’attendre pour la construction d’une maison réalisée par un robot développé par Batiprint ? 

 

B.F : Pour une maison standard, on sera plus cher. Je m’explique : l’impression 3D permet d’avoir des formes différentes, plus optimales, des formes par exemple arrondies qui s’adaptent à l’envie de la personne et au terrain, dans ce cas, avec ces autres formes, on sera moins cher. On a fait un calcul; si on devait construire la même maison qu’Yhnova, avec les mêmes formes et performance thermique, mais en utilisant les techniques traditionnelles, notre maison, réalisée avec l’impression 3D est 20% moins chère.

 

Batiprint3D nouvellement lancée, avez-vous déjà des projets de construction ? 

 

B.F : On travaille actuellement en tant qu’AMO (Assistant à maîtrise d’ouvrage) pour aider sur différents projets pour l’élaboration et le développement de certaines constructions. Par exemple à Chalonnes-sur-Loire, on travaille sur la construction d’une maison sur 2 étages que l’on démarre après l’été. On travaille aussi avec un bailleur social dans la commune de Beaucouzé, pour un lot de 9 habitations dans un écoquartier. Actuellement, nous échangeons avec la compagnie de Phalsbourg, avec qui nous étudions le projet de réalisation de quatre autres galets qui sont des boutiques de 700 mètres carrés, pour le centre commercial l’Atoll à Angers. En ce moment on est aussi sur une autre voix de développement pour la startup. Comme 75% des habitations de 2050 sont déjà construites, on développe des solutions pour l’amélioration des bâtiments actuels, on envisage des solutions robotisées pour mener des opérations d’ITE  (Isolation Thermique par l’Extérieur).

 

Votre ambition pour Batiprint3D est-elle orientée vers l’international ? Est-ce que demain, la totalité des chantiers seront construits par des COBOTS  ?

 

B.F : Notre ambition, grâce au numérique et à la robotique, c’est de construire mieux, de développer, de commercialiser moins cher, plus vite, plus durable, et en évitant les risques liés au travail sur les chantiers. On est sur une ambition de construction 4.0. L’impression 3D n’est qu’une étape pour nous, nous proposons un moyen de construire différemment, avec des formes plus adaptées au besoin, au bien-être et à l’environnement. Le fait que la quasi-totalité des chantiers soit robotisé est très souhaitable !

 

N’avez-vous pas peur d’engendrer du chômage si tous les chantiers deviennent robotisés ? 

 

B.F : Avec les COBOTS, la place de l’humain devient plus importante dans les entreprises les plus avancées, le but de ces machines, c’est de réduire la pénibilité du travail. Moi, je me demande : est-ce normal d’aller chercher des ouvriers loin parce que personne ne veut faire ce travail ? On m’a déjà dit : «  mais vous allez créer du chômage ! », ce à quoi j’ai répondu : « allez-vous pousser vos enfants à être maçon ? », et on me répond que non. Je ne vois pas pourquoi ces métiers difficiles, on les laisseraient aux autres ! Il y a des solutions pour créer de l’emploi. On recycle les moissonneuses batteuses, et on embauche des faucheurs. On recycle les lave-linge et les lave-vaisselles et on embauche des hommes à tout faire. Aujourd’hui, on a toutes les peines du monde à recruter. Nous, quand on a construit Yhnova, on a ouvert le chantier à tous les curieux. Et, pour faire bouger le robot, il y a juste un petit bouton, c’est comme un joystick sur une manette de Playstation. Un jeune, qui est venu voir le chantier, a pris la manette. Il était tellement sûr de lui qu’il a fait avancer, reculer et tourner le robot. C’est parce qu’il n’avait pas peur, parce qu’on enlève toute la partie risquée du métier. Aujourd’hui sur un chantier, on a besoin de deux personnes pour installer le robot et lancer les impressions. Ces robots collaboratifs ont des capteurs, et dès qu’un opérateur s’approche, le robot ralentit, et quand l’opérateur est à coté, le robot s’arrête. Au final, on enlève la pénibilité et les risques liés à ces métiers. Ma plus belle réussite, c’est d’avoir été contacté par pleins de jeunes qui voulaient entrer dans le métier du bâtiment avec les robots. Le bâtiment, on ne va pas le tuer, on va le faire évoluer. 

 

Propos recueillis par Julie Baranton 

Photo de une ©Batiprint3D

 

(1) La RT 2012 a pour objectif de limiter la consommation d’énergie primaire des bâtiments neufs à un maximum de 50 kWhEP/(m².an) en moyenne.  Article 4 de la loi Grenelle 1

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