TECLA : le logement éco-durable imprimé en 3D !

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Aujourd’hui, les préoccupations environnementales concernent tous les domaines d’activités ou presque.
Beaucoup rivalisent alors d’idées pour concevoir des projets éco-responsables et durables.

Le domaine de la construction et du logement ne fait pas exception et les projets et innovations en matière de conception plus éco-durables se multiplient.

Nouvel exemple avec ce partenariat entre le cabinet d’architecture “MC A” et l’entreprise italienne WASP, spécialisée dans l’impression 3D.
Ensemble, ils ont développé un projet d’éco-logements basé sur un matériau accessible et disponible : l’argile, associé à l’impression 3D.

Retour sur cette nouvelle manière de construire rapidement et à moindre coût dans notre article de la semaine.

Un projet d’habitat éco-durable imprimé en 3D

Souvent pointé du doigt pour son caractère polluant, le secteur de la construction et du bâtiment doit relever le défi, comme beaucoup d’autres secteurs, d’une révolution éco-responsable, et ce notamment dans le choix des matériaux utilisés.

La fabrication du ciment, matériau le plus utilisé dans la construction, est en effet très polluante et représentait, en 2019, environ 6% des émissions de CO₂ à l’échelle mondiale (2,9% en France)

“Avec WASP, nous voulons développer un prototype innovant imprimé en 3D pour un habitat qui réponde à la révolution climatique de plus en plus urgente et aux besoins de changements dictés par les besoins de la communauté […]. Une collaboration qui marque bien l’union entre l’architecture et l’application de nouvelles technologies.”, indique Mario Cucinella, fondateur du cabinet d’architecture MC A.

Ce nouveau modèle de maison est donc créé entièrement avec des matériaux réutilisables et recyclables, collectés localement, et construit grâce à l’impression 3D. Avec lui, les associés espèrent lutter contre le réchauffement climatique, mais aussi pallier au manque de logements face à la croissance démographique exponentielle dans de nombreux pays.

“Un rapport des Nations Unies publié en 2017 démontre que la population mondiale actuelle de 7,6 milliards de personnes devrait atteindre 11,2 milliards en 2100 et qu’en 2030, près de 5 milliards de personnes devraient vivre dans les villes. Par conséquent, les gouvernements sont confrontés à des défis importants liés aux solutions de logement. Avec de plus en plus de zones rurales intégrées aux villes, c’est l’idée de ville elle-même qui doit être remise en question.”, précise Mario Cucinella.

Des maisons inspirées de cocons de guêpes

C’est près de Bologne, en Italie, que le projet TECLA a débuté en tant que prototype en 2019.
Objectif : devenir un modèle pour les logements circulaires ainsi que pour les éco-logements.

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La conception :
L’habitat conçu par le “MC A” a été pensé comme les cocons de guêpes. Ses structures sont circulaires, sans angles, et présentées sous la forme d’un double dôme afin de remplir à la fois les rôles de structure, de toiture et de revêtement extérieur, permettant de rendre la construction très performante à de nombreux égards.

Ces deux modules de base s’étendront sur une superficie totale de 55 m² et sur une hauteur maximale de 4 mètres. Chaque maison disposera d’un salon, d’une chambre à coucher, et d’une salle de bain. Un puits de lumière sera disposé au plafond pour faire passer les rayons du soleil.

La fabrication :
L’entreprise WASP prend ensuite le relais avec sa technologie d’ingénierie et d’impression 3D. Celle-ci est réalisée à partir d’argile d’origine locale, utilisée longtemps dans de nombreux pays comme l’Inde en tant qu’alternative rentable et écologique au ciment.
En effet, l’argile est un matériau biodégradable et recyclable, permettant de réaliser une maison zéro déchet.

Plusieurs imprimantes 3D collaboratives “Crane WASP”, développées en interne, travailleront simultanément pour construire cette maison en moins de deux semaines.

“Crane WASP” est la première imprimante 3D modulaire et multi-niveau au monde, créée pour construire en collaboration des œuvres architecturales étendues.
Le système est configuré en fonction des besoins du projet et définit la structure du chantier. Chaque unité a une surface d’impression de 50m², ce qui permet de construire des modules indépendants en seulement quelques jours.

Concrètement, des bras robotisés ont superposé des couches d’argile afin de créer le bâti. La structure des murs épais est creuse et construite avec plusieurs “vagues” de terre, permettant de rendre la structure légère, résistante et isolante.

Le projet TECLA demande, par unité, environ 200 heures d’impression, 7000 codes machine, 350 couches d’argile de 12 mm, 150 km d’extrusion, 60 mètres cubes de matériaux naturels pour une consommation moyenne inférieure à 6 kW.

Après avoir reçu en 2019 l’approbation de la planification et avoir débuté l’impression en fin d’année, le projet a été ralenti par la pandémie mondiale subie au cours de l’année 2020. De ce fait, l’installation finale de TECLA et sa présentation au public sont prévues pour le printemps 2021.

Un sytème utilisable partout

À terme, les imprimantes Crane WASP pourront être installées n’importe où afin de construire des maisons pour tout type d’environnement, et notamment dans des lieux où l’approvisionnement en béton ou en acier est très difficile.

À cet effet, le boîtier de l’imprimante a été conçu et construit pour s’adapter à de multiples environnements mais surtout à l’auto-production grâce à un kit de démarrage Maker Economy de WASP, composé de plusieurs imprimantes 3D et d’un système complexe pour ramasser, mélanger et pomper les matériaux.

Un déploiement possible grâce à de nombreuses recherches approfondies menées par le SOS (School Of Sustainability), une institution fondée par Mario Cucinella. Ces recherches ont permis d’étudier les causes et les effets de l’itinérance sur la base d’études de cas dans des endroits aux différents climats.

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Les partenaires de ce projet

Pour mener à bien ce projet, WASP et MC A peuvent compter sur plusieurs partenaires.
Mapei, fabricant mondial de matériaux de construction, analyse la terre brute et les composants de base, afin d’obtenir le meilleur mélange possible pour la phase d’impression.
L’entreprise s’occupe également d’identifier les solutions correctes pour développer un mix-design spécifique qui donnera lieu à un mélange aux propriétés rhéologiques adaptées à la phase d’impression et aux propriétés mécaniques adaptées au type d’utilisation.

Milan Ingegneria, société d’ingénierie italienne, réalise de son côté les tests structurels afin d’optimiser la géométrie constructive optimale pour définir une structure autoportante.

RiceHouse a également participé au projet en donnant de nombreux conseils techniques sur les biomatériaux issus des déchets de la riziculture, qui seront ensuite utilisés pour optimiser les conditions de confort interne, mais aussi pour offrir des performances d’isolation thermique très élevées.

L’impression 3D continue sa progression dans le secteur de la construction, avec de nombreux projets innovants.

Comme MC A et WASP, d’autres entreprises se lancent dans des projets similaires afin de bâtir un futur plus durable et responsable.
On peut citer par exemple l’entreprise Be More 3D, qui a fabriqué la première maison imprimée en 3D au Maroc, ou encore le fabricant russe Apis Cor, chargée de l’impression 3D du plus grand bâtiment administratif du monde à Dubaï.