L’impression 3D grande échelle : une technologie innovante pour répondre aux enjeux environnementaux et sociétaux de la construction

L’impression 3D, pleinement intégrée dans les techniques de construction existantes, apporte aujourd’hui une réponse à divers enjeux sociétaux et environnementaux. En effet, alors que les prévisions démographiques tablent sur 2,5 milliards de personnes supplémentaires sur la planète à l’horizon 2050 (dont 66% vivant dans des zones urbaines), un modèle constructif à coût et délai maîtrisés peut contribuer, en partie, à enrayer la crise du logement qui se dessine aujourd’hui.

L’impact sur l’amélioration de la sécurité sur les chantiers est également non négligeable : plus de 180 millions de personnes travaillent dans le secteur de la construction à travers le monde[i] ; et dans les pays industrialisés, on estime que ces travailleurs sont trois à quatre fois plus exposés à des risques d’accidents de travail, voire de décès, comparé aux autres secteurs d’activité.

Enfin, d’un point de vue environnemental, 3 tonnes de béton sont utilisées par an pour chaque personne sur Terre[ii] - il s’agit du matériau le plus consommé après l’eau. Avec des pièces structurellement optimisées, en positionnant le bon matériau au bon endroit grâce aux outils de conception numériques, l’impression 3D offre la possibilité de réduire jusqu’à 70% de la consommation de ciment dans la construction. De plus la suppression des coffrages permet la réduction significative des déchets de chantier.

 C’est dans ce contexte que XtreeE, start-up française spécialiste et précurseur de l'impression 3D grande échelle, entend apporter de nouvelles solutions permettant de mieux construire.

Un modèle économique fondé sur la plateforme « XtreeE Printing As A Service » 

XtreeE est née en décembre 2015, à la suite d’un projet de recherche avec l’école d’architecture de Paris Malaquais et domicilié au laboratoire PIMM de l’école des Arts et Métiers. La technologie XtreeE, protégée par 10 brevets internationaux, a demandé trois ans de collaboration avec différents partenaires. XtreeE propose aujourd’hui une solution de conception-réalisation numérique intégrée pour la fabrication additive grande échelle.

Grâce à ce processus, les architectes, libérés des contraintes des coffrages standardisés répandus dans le secteur de la construction, ont les moyens de concevoir des formes plus complexes et plus performantes.

Après deux levées de fonds (1,1 millions d’euros en 2017 puis 1 million en 2018), et l’entrée à son capital de Vinci Construction et Shibumi International (fonds d’investissement de Gülermak Heavy Industries et de l’ingénierie américaine Thornton Tomasetti), XtreeE a formalisé son modèle économique qui s’appuie sur le déploiement d’un réseau mondial d’unités d’impression 3D connectées, capables de produire efficacement des éléments de construction structurels sur mesure, sur la base de sa technologie. Le déploiement de ce réseau vient d’être initié, avec l’ouverture aux Emirats Arabes Unis d’une nouvelle unité de production intégrant la technologie XtreeE, opérée par son partenaire Concreative. L’ouverture de deux autres unités en Asie est envisagée dans le courant de l’année 2019.

En 2020, le lancement d’une plateforme numérique « XtreeE Printing As A Service » permettra de connecter ses clients à la communauté des concepteurs (architectes, designers et ingénieurs) et des imprimeurs 3D.

 Le but est d’apporter au secteur de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction (AEC) de nouveaux systèmes constructifs plus performants. Ils doivent notamment permettre de répondre à une demande croissante en matière de solutions individualisées de meilleure qualité, à coût et délais maîtrisés. L’objectif est aussi d’améliorer la sécurité et de réduire l’impact environnemental de la construction. L’impression 3D permet en effet de réduire jusqu’à 70% de la consommation de ciment dans la construction, dont la fabrication génère 8% des émissions mondiales de CO2[iii].

Une technologie innovante, qui tient ses promesses

Très prolifique depuis sa création, XtreeE a d’ores et déjà été en mesure de démontrer la viabilité de sa technologie, avec plus d’une vingtaine de réalisations, qu’il s’agisse d’éléments architecturaux (murs, colonnes, panneaux de façade), d’infrastructures (réseaux d’eau et de chaleur, télécoms, etc.) ou encore de mobilier intérieur et extérieur (bancs, fauteuils, bureaux, vases, etc.), parmi lesquels :

« Viliaprint© » :

Faire évoluer la construction de logement social en France en tirant pleinement partie de la technologie de l’impression 3D, voici l’ambition de « Viliaprint© », pour lequel XtreeE collabore avec Plurial Novilia (groupe Action Logement), l’agence Coste Architectures et le groupe cimentier Vicat. Il s’agit de construire cinq maisons destinées au logement social, en mixant impression 3D béton et construction hors-site, une première en France. L’impression 3D, combinée à l’utilisation d’outils de conception numérique, conduit ici à une liberté architecturale (intégration de courbes, paraboles, ellipses…), la réduction d’utilisation de matière grâce à l’optimisation des vêtures et structures (en produisant davantage de creux que de pleins) – objectif de réduction de 40 à 70% du volume de béton employé – et enfin la réduction des délais, de la pénibilité pour les équipes, des nuisances pour les riverains et des coûts. Le début de la construction est prévu début 2020.

« Récif’lab » :

Reconquérir la biodiversité marine par l'innovation et l'ingénierie écologique, tel est l’objectif de cette réalisation. Pour ce faire, 32 récifs artificiels – servant aussi de point d’ancrage - ont été éco-conçus et imprimés en 3D puis immergés dans l'aire marine protégée de la côte agathoise, au large d'Agde. Il s’agit ici du plus grand chantier d'ingénierie écologique en cours au niveau international. XtreeE, Seaboost (groupe Egis) et Vicat ont associé leurs compétences uniques en ingénierie écologique, en impression 3D grande échelle et en matériaux pour concevoir, fabriquer et immerger ces ancrages d’une nouvelle génération. Ils permettront d’offrir des habitats et espaces de nidification pour de nombreuses espèces (poissons, crustacés, coraux, algues, mollusques, etc.). La mise à l’eau des récifs a été réalisée le 31 mai 2019.

« St@tion4D » :

Un banc connecté, mobile et personnalisable : voici un des nouveaux acteurs de la ville de demain. Réalisé par XtreeE, en partenariat avec Razel-Bec, le Groupe Saint-Léonard et l’agence d’architecture Aconcept, ce banc nouvelle génération est expérimenté sur le site de la future gare Massy Opéra. Il s’inscrit dans le cadre d’un appel à projet de la Société du Grand Paris, en partenariat avec Île-de-France Mobilités et l’Association des maires d’Île-de-France, afin de repenser les espaces publics situés aux abords des gares et les adapter aux besoins des usagers en matière d’informations, de confort et de sécurité. Il permet en outre aux collectivités locales de collecter ses données d’usage et les suggestions des passants, via une application mobile, afin de le faire évoluer au mieux (Photos d’illustration).

« L’ambition commune de l’équipe est avant tout environnementale. Au moyen de ces innovations, il est en effet possible de construire mieux, et de concevoir des produits nouveaux, à même de répondre aux grands enjeux d’aujourd’hui et de demain. Si l’impression 3D permet, par la facilité avec laquelle elle est capable de fabriquer des formes à géométrie complexe, de réduire à la fois les coûts et l’impact global des procédés constructifs, elle rend aussi possibles des objets plutôt inattendus, au service de la biodiversité », indique Alban Mallet, CEO d’XtreeE.

La somme de ces réalisations témoigne de la croissance du marché de l’impression 3D pour la construction – à l’échelle mondiale, ce marché est estimé à près de 40 milliards de dollars US en 2027[iv].

Face à la demande grandissante, XtreeE a développé avec des partenaires industriels comme Vinci Construction, LafargeHolcim, Vicat ou Saint Gobain, une technologie à même de répondre aux attentes de ce marché.

XtreeE s’engage donc sur plusieurs fronts : des projets de logements individuels à la conception d’infrastructures, beaucoup reste à faire pour transformer un secteur industriel qui doit répondre aux impératifs de productivité, d’économie des ressources et de progrès social. Pour cela, la jeune entreprise collabore en outre avec le milieu académique, pour permettre une meilleure compréhension et diffusion des techniques de demain.