Faire face à la pénurie de logements – L’impression 3D détient-elle la réponse ?

De nombreuses régions du monde connaissent un même problème : l’offre de logements ne suffit pas à répondre aux besoins. Le coût élevé du logement réduit le revenu disponible des ménages et peut accentuer les inégalités de patrimoine. Plusieurs équipes d’ingénieurs étudient donc l’impression 3D comme moyen de faciliter la construction. Voici comment cette technologie pourrait contribuer à atténuer la pénurie.

Statistiques de la pénurie de logements

La pénurie de logements touche une grande partie de l’Amérique du Nord. Au Canada, la SCHL estimait en 2022, puis en 2023, qu’il faudrait construire environ 3,5 millions de logements supplémentaires au-delà du scénario de référence d’ici à 2030 pour rétablir l’abordabilité. Ce chiffre ne représente pas un déficit commun au Canada et aux États-Unis. Aux États-Unis, les tensions varient fortement selon les régions, notamment sur la côte ouest et en Californie.

Causes de la pénurie de logements

Plusieurs facteurs contribuent à la pénurie. Les perturbations des chaînes d’approvisionnement liées à la pandémie ont notamment entraîné des retards et renchéri certains matériaux. À cela s’ajoutent d’autres contraintes foncières, financières et réglementaires. Ces difficultés encouragent les professionnels à étudier de nouvelles méthodes, dont la fabrication additive.

L’impression 3D pour résoudre la pénurie de logements

L’impression 3D constitue l’une des pistes explorées dans le bâtiment. Plusieurs projets montrent comment elle pourrait réduire certains coûts et faciliter la construction. Les progrès des matériaux, des équipements et des procédés ont permis de passer de concepts à des réalisations concrètes, même si la technique ne remplace pas toutes les étapes d’un chantier.

Source : Hassell et Imigo

Plusieurs méthodes permettent aujourd’hui d’imprimer des éléments de maisons. L’une des plus courantes utilise un béton ou un mortier spécialement formulé pour être extrudé par une grande buse. Comme une imprimante 3D de bureau, mais à l’échelle du bâtiment, le système dépose le matériau couche après couche pour former les murs.

Ces procédés peuvent employer des matériaux durables et disponibles dans la région. Certaines géométries de murs prévoient des cavités destinées à la ventilation ou à l’isolation. Leur intérêt économique dépend toutefois du matériau, du projet et des travaux complémentaires nécessaires.

Maisons imprimées en 3D à plusieurs niveaux

Project Milestone, à Eindhoven aux Pays-Bas, fait partie des projets qui développent l’impression de maisons en béton. Après une première maison livrée en 2021, les partenaires ont annoncé en 2024 quatre nouvelles habitations comportant plusieurs niveaux. Le procédé consiste à extruder un mélange à base de ciment selon une géométrie prédéfinie.

Les éléments sont imprimés dans l’usine de Saint-Gobain Weber Beamix à Eindhoven, puis transportés et assemblés sur le chantier. Une installation centralisée peut ainsi desservir plusieurs projets. Les plans cités dans l’article comprennent une maison de trois niveaux d’environ 1 370 pieds carrés et une autre de deux niveaux d’environ 1 230 pieds carrés.

L’impression de terre pour contribuer à réduire la pénurie

L’impression 3D de terre est une autre piste à explorer. Elle renouvelle une pratique très ancienne : construire avec la terre disponible sur place. Certains bâtiments traditionnels en terre ont traversé les siècles, mais leur longévité dépend de leur conception, de leur entretien et de leur protection contre l’humidité.

En 2018, WASP présentait Gaia, une construction expérimentale imprimée avec un mélange comprenant de la terre locale. Le projet TECLA, développé avec Mario Cucinella Architects et présenté en 2021 près de Ravenne, en Italie, a ensuite utilisé plusieurs imprimantes Crane WASP. Les murs sont obtenus par extrusion successive de couches de matériau ; il ne s’agit pas de briques de terre comprimée ni de pisé traditionnel.

L’évolution de l’impression de terre

Les recherches sur l’impression de terre portent notamment sur des formes complexes favorisant la ventilation et l’entrée de lumière. Certains procédés étudient aussi l’ajout de renforts entre les couches. La composition du mélange varie selon le projet : dans Gaia, par exemple, la terre employée contenait 30 % d’argile, mais elle était elle-même associée à d’autres constituants. Ce pourcentage ne décrit donc pas nécessairement l’ensemble du matériau imprimé.

Hope Village

Hope Village, en Tanzanie, illustre l’intérêt de ces techniques pour des projets sociaux. Le programme prévoit des logements et des services pour des enfants vulnérables. Selon les plans présentés en 2024, le site doit accueillir 480 filles âgées de 3 à 18 ans.

50 bâtiments

Hope Village prévoit aussi des installations scolaires, de formation professionnelle, de loisirs, d’agriculture et d’accueil de la petite enfance. Le programme comprend plus de 50 bâtiments, mais cela ne signifie pas qu’ils seront tous imprimés en 3D. Le centre communautaire doit notamment exploiter des techniques d’impression de terre et le système Crane WASP, également utilisé pour TECLA.

Crane WASP

Crane WASP, dont le nom développe l’expression World’s Advanced Saving Project, est un système d’impression 3D de grande taille destiné à la construction. Sa configuration modulaire permet d’adapter la zone de travail au projet. L’entreprise s’inspire de la guêpe potière, qui construit avec de la boue.

Crane WASP est aussi présenté comme une imprimante « infinie » en raison de sa conception modulaire et de ses possibilités d’extension. Les projets expérimentaux montrent l’intérêt potentiel des matériaux locaux. Leur coût et leur déploiement à grande échelle dépendent cependant des conditions de chaque chantier.

Grand centre communautaire

Au cœur de Hope Village, un centre communautaire doit mettre en œuvre l’impression 3D de terre. Le bâtiment est prévu pour plusieurs usages, notamment l’enseignement, les repas et les événements collectifs. Il doit offrir un lieu sûr à la communauté.

Les murs imprimés du centre ne sont pas porteurs. La toiture doit être soutenue par une structure en bois local et protégée par une couverture métallique contre la pluie et le soleil. Dans le calendrier présenté en 2024, le début de la construction était envisagé pour le début de 2025.

Avantages de la construction imprimée en 3D pour aider à la pénurie de logements

L’impression 3D peut réduire le gaspillage et certaines dépenses de construction, notamment lorsqu’elle exploite des matériaux locaux. Les coûts très bas parfois cités doivent néanmoins être interprétés avec précision : pour Gaia, WASP indiquait environ 900 euros de matériaux pour les murs imprimés, soit un ordre de grandeur voisin des 1 000 dollars évoqués dans l’article, et non le prix d’une maison complète. La durabilité doit être évaluée pour chaque système.

Plus accessible

L’utilisation de ressources locales peut faciliter certains projets dans des régions où l’acheminement de matériaux est coûteux. Une imprimante adaptée pourrait compléter les compétences disponibles sur place. Son déploiement exige toutefois une alimentation, des matériaux préparés et du personnel formé.

Des maisons moins chères aident à réduire la crise du logement

L’automatisation peut réduire certaines tâches répétitives, les déchets et une partie des coûts de main-d’œuvre. Elle ne supprime pas les besoins en ingénierie, en supervision ni en artisans pour les fondations, les réseaux, la toiture ou les finitions. Une imprimante peut fonctionner longtemps, mais le rythme du chantier dépend aussi des temps de prise, de la maintenance et des conditions de travail.

Soutien futur pour réduire la pénurie de logements

La formation locale constitue un autre avantage potentiel. Une communauté disposant des équipements et des compétences nécessaires pourrait adapter sa capacité de construction à ses besoins futurs. Plusieurs projets cherchent ainsi à transmettre le savoir-faire plutôt qu’à livrer seulement un bâtiment.

Designs complexes

L’impression 3D permet aussi de réaliser des géométries complexes. Des murs conçus pour le climat local peuvent favoriser la ventilation naturelle ou accueillir une isolation adaptée. Les économies de chauffage et de climatisation dépendent toutefois de la conception globale du bâtiment.

Avenir des maisons imprimées en 3D

La fabrication additive pourrait contribuer à résoudre certains problèmes du bâtiment et servir, à terme, à construire des infrastructures hors de la Terre. L’impression 3D dans l’espace impose des contraintes particulières. Les procédés terrestres de dépôt ne se transposent pas automatiquement à la microgravité. Sur la Lune ou Mars, où la gravité est réduite mais présente, il faut aussi tenir compte du vide ou de l’atmosphère, des températures et des matériaux disponibles.

La NASA étudie l’impression 3D pour soutenir l’installation humaine sur la Lune et, à plus long terme, sur Mars. Son concours d’habitats imprimés en 3D s’est achevé en 2019. En novembre 2022, elle a attribué à ICON, entreprise d’Austin, un contrat de 57,2 millions de dollars pour développer des technologies de construction d’infrastructures lunaires.

ICON a également imprimé Mars Dune Alpha au centre spatial Johnson de Houston, au Texas. Cet habitat terrestre simulant les conditions d’un séjour sur Mars a été conçu pour le programme CHAPEA de la NASA, dont la première mission a débuté en 2023. Il faut distinguer cette installation d’essai des technologies de construction destinées à fonctionner un jour sur la Lune.

Une entreprise d’impression 3D qui fait des vagues sur le marché

Le secteur de l’impression 3D développe de nouvelles machines, de nouveaux matériaux et des logiciels spécialisés. Les fournisseurs de matériel et de logiciels peuvent bénéficier de ces évolutions, mais la croissance et la rentabilité varient d’une entreprise à l’autre.

AutoDesk

Autodesk (ADSK ) fournit des logiciels à de nombreux secteurs. Ses outils de conception et de modélisation sont largement utilisés en architecture, en ingénierie et dans la construction. L’entreprise propose aussi des solutions pour le divertissement et l’enseignement.

ADSK Graphique du prix

Autodesk a été fondée en 1982 par un groupe de programmeurs dirigé par John Walker. AutoCAD, lancé la même année, a contribué à populariser la conception assistée par ordinateur sur les ordinateurs personnels et est devenu une référence du secteur. Il ne s’agissait toutefois pas du tout premier logiciel de CAO pour ordinateur personnel.

Le cours d’ADSK peut être influencé par les résultats de l’entreprise, sa gouvernance et les fluctuations générales des valeurs technologiques. Les perspectives liées aux outils de conception assistés par l’intelligence artificielle constituent un axe à suivre, mais elles ne garantissent pas une hausse du titre. Une recommandation de conserver dépend de sa date et des hypothèses de l’analyste.

Obstacles à l’adoption des méthodes de construction par impression 3D

L’adoption à grande échelle rencontre encore des obstacles. Le recul sur la durabilité de certains systèmes imprimés reste limité, même si la terre et le béton sont des matériaux anciens. La formulation, l’adhérence entre les couches, la protection contre l’eau et les conditions d’utilisation modifient leurs performances. Des essais et un suivi dans le temps sont donc nécessaires pour établir la fiabilité de chaque procédé.

Inquiétudes concernant la réglementation

Les autorisations et les exigences de sécurité constituent un autre enjeu. Les procédés nouveaux doivent démontrer leur conformité aux règles applicables, parfois au moyen d’essais ou d’évaluations spécifiques. Cela peut allonger les délais, sans signifier qu’une refonte complète de toutes les normes soit nécessaire.

L’impression 3D peut-elle atténuer la pénurie de logements ?

Les projets présentés montrent comment l’impression 3D pourrait compléter les méthodes de construction existantes. Les progrès des matériaux et des équipements peuvent élargir ses usages, mais son adoption dépendra aussi du coût total, des compétences, du foncier et de la réglementation. Elle représente une piste parmi plusieurs pour accroître l’offre de logements.

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