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De la construction traditionnelle à la construction numérique éco‑responsable
Construction est généralement une activité très énergivore et intensive en main‑d’œuvre, générant une pollution importante. Elle reste principalement une activité « offline », avec peu de numérisation comparée à d’autres activités économiques.
Un article scientifique publié dans Sustainable Futures1 examine comment l’émergence de l’IA, de la technologie blockchain, de la fabrication numérique et la tendance vers la durabilité pourraient affecter cette industrie.
Ensemble, les technologies numériques et les éco‑matériaux pourraient accélérer de façon significative les technologies d’éco‑construction et réduire l’impact environnemental de l’industrie de la construction.
L’étude a été réalisée par des chercheurs malaisiens de l’Asia Pacific University of Technology & Innovation (APU) et de l’Université nationale de Malaisie (UKM), publiée sous le titre “Digital integration in eco-construction 2.0: Advancing sustainability through technology”.
Nouvelles méthodes de production
Les matériaux dans la construction ont historiquement été produits en masse sous des formes standardisées, et tout assemblage nécessitait une main‑d’œuvre qualifiée. De nouvelles technologies sont susceptibles de changer ce statu quo dans un avenir proche.
Les premières sont des méthodes de production au‑delà de la production de masse en usine aveccommande numérique controle (CNC) usinage, découpe laser et impression 3D. Chacune a ses propres avantages et faiblesses, et doit être choisie en fonction des exigences d’une tâche donnée.
Source: Sustainable Futures
Ces méthodes réduisent considérablement la quantité de matériau perdu lors du traitement de la matière première en produits finis pour la construction.
Ils permettent également un niveau de flexibilité beaucoup plus élevé sur le design final, rendant la conception personnalisée plus accessible.
Enfin, ils peuvent être fabriqués à une échelle beaucoup plus petite et plus localement, ce qui pourrait entraîner une réduction drastique de l’empreinte du transport des matières premières jusqu’à l’usine puis aux chantiers.
« Cette méthodologie n’est pas seulement propice à l’utilisation d’éco‑matériaux mais s’aligne également étroitement avec les principes de construction lean et les objectifs net‑zéro grâce à son profil intrinsèquement à faible déchet. »
Tous ces nouvelles méthodes de production bénéficient grandement de l’amélioration et de la démocratisation de la conception assistée par ordinateur (CAO) et de l’adoption généralisée du Modélisation des Informations du Bâtiment (BIM). La CAO et le BIM forment aujourd’hui l’épine dorsale numérique de la plupart des projets de construction.
Éco‑matériaux
Un autre changement affectant l’industrie de la construction est le passage à des matériaux plus respectueux de l’environnement.
Un moteur majeur du changement est les imprimantes 3D capables d’utiliser des matériaux tels que les plastiques recyclés, les polymères biodégradables et les matériaux composites incorporant des fibres naturelles.
En particulier, les géopolymères peuvent être utilisés dans l’impression 3D. Les géopolymères sont des matériaux inorganiques, généralement de type céramique, qui peuvent être fabriqués à partir de sous‑produits industriels tels que les cendres volantes ou les scories, autrement des déchets provenant des centrales électriques et des aciéries. Ils peuvent être formulés à partir de matériaux locaux.
En faisant cela, cela place l’industrie de la construction dans une position pour recycler les déchets industriels au lieu de consommer des ressources.
Le développement d’imprimantes 3D à grande échelle a permis la construction de structures entières directement sur site, réduisant les coûts de transport et les émissions de carbone associées.
Cependant, le coût des imprimantes 3D et leur vitesse relativement faible doivent être notés comme des limitations sérieuses de cette technologie, ralentissant son déploiement à grande échelle.
Les éco‑matériaux renouvelables, comme le bois massif utilisé pour les gratte‑ciel en bois, pourraient également aider à réduire les émissions de carbone et la consommation de ressources de l’industrie de la construction.
Nouveaux designs
Les bâtiments imprimés en 3D peuvent également adopter des formes personnalisées plus complexes que les bâtiments fabriqués à partir d’éléments produits en masse.
En conséquence, cela peut faciliter l’intégration de formes naturelles et ergonomiques dans les bâtiments, ce qui peut améliorer l’efficacité énergétique grâce à une meilleure dynamique thermique et une meilleure distribution de la lumière.
L’intégration de formes d’isolation naturelles, telles que les structures en nid d’abeille, améliore l’isolation tout en réduisant les coûts matériels et peut également augmenter la valeur de l’impression 3D dans la construction.
L’impression 3D permet également la création de « matériaux à gradient », où les propriétés du matériau varient à travers un même objet pour répondre à des exigences fonctionnelles spécifiques sans utilisation excessive de matière.
Blockchain pour les chaînes d’approvisionnement de construction durable
Un autre défi récurrent de l’industrie de la construction est probablement le suivi de la provenance des matériaux utilisés et de leur profil ESG.
C’est un domaine où les enregistrements efficaces permis par la technologie blockchain peuvent aider.
En automatisant et sécurisant les transactions à travers la chaîne d’approvisionnement, la blockchain améliore non seulement l’efficacité opérationnelle mais crée également la confiance parmi les parties prenantes en fournissant un enregistrement clair et immuable des origines, du traitement et du transport des matériaux.
La blockchain peut également être utilisée pour activer les contrats intelligents, rendant l’exécution des contrats plus fluide, plaçant potentiellement la technologie à chaque étape du processus de construction, de l’approvisionnement en matériaux à la vérification et certification du bâtiment fini.
Source: Sustainable Futures
En aidant à suivre et prouver la provenance des matériaux utilisés dans la construction, la blockchain peut aider à répondre aux exigences de référentiels avancés de durabilité tels que LEED, BREEAM ou ISO 21930, prouvant leur conformité aux réglementations environnementales, aux protections du travail et aux mandats de réduction du carbone.
La plus grande limitation au déploiement de cette technologie est davantage culturelle que technique, l’industrie de la construction étant généralement réticente à moderniser ses pratiques.
« Le secteur de la construction montre une résistance structurelle à la transparence numérique, notamment dans les pratiques d’approvisionnement et de sous‑traitance qui reposent sur des flux de travail hérités, des relations informelles et des systèmes de documentation fragmentés. »
Notamment, cela peut impacter les structures de pouvoir existantes et les pratiques de marché noir ou gris endémiques dans l’industrie, surtout dans certains pays ou régions.
« Pour de nombreux acteurs, la nature décentralisée et immuable de la blockchain est perçue non pas comme un facilitateur mais comme une force perturbatrice qui menace les normes opérationnelles existantes. »
Il est probable que le déploiement des blockchains et d’autres outils de suivi numérique se produise rapidement dans les projets d’infrastructure critiques, où la traçabilité n’est pas seulement une exigence réglementaire mais une condition de gestion de responsabilité et d’assurance qualité.
IA dans la construction durable : applications et limites
Applications
À mesure que les IA deviennent plus polyvalentes, elles peuvent désormais être déployées pour améliorer les projets de construction.
Une application est l’intégration de l’IA dans les flux de travail d’évaluation d’impact environnemental (EIA). Elle permet des prédictions précises à partir de jeux de données volumineux et hétérogènes, incluant des indicateurs environnementaux spécifiques au site, des données historiques de projets et des paramètres réglementaires.
Assistance avec les documents juridiques et les réglementations peut également avoir un impact majeur.
« Les techniques de traitement du langage naturel (NLP) extraient des connaissances structurées des textes réglementaires et de la documentation historique d’EIA, accélérant les évaluations de conformité et rationalisant les cycles de révision. »
Source: Sustainable Futures
Une autre application de l’IA consiste à prédire les performances des matériaux, pour des critères aussi variés que l’intégrité structurelle, l’isolation, la résistance à l’eau ou la durabilité face à divers stress (humidité, infiltration de chlorure, cycles gel‑dégel, gradients thermiques, etc.).
Limitations
Une limite au déploiement de l’IA sera toutefois la qualité généralement faible des données d’entrée dans l’industrie, réduisant la capacité des modèles et leur précision.
À mesure que davantage de projets deviennent de plus en plus numérisés, cette limitation devrait s’estomper avec le temps. Il en va de même pour le corpus croissant de données sur les performances de divers matériaux dans des conditions réelles sur plusieurs décennies.
Un autre problème potentiel est que les modèles soient entraînés sur des ensembles de données reflétant des inégalités historiques ou ne représentant pas les zones écologiques sensibles. Cela peut être particulièrement problématique avec les modèles d’IA dont le fonctionnement interne est difficile à comprendre, les transformant en une sorte de « boîte noire ».
« L’efficacité et la profondeur analytique offertes par l’IA doivent donc être équilibrées contre ces risques grâce à la mise en œuvre de cadres de modélisation transparents, audités et sensibles au contexte. »
Synergie entre les éco‑matériaux, la blockchain et l’IA
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| Technologie | Principaux avantages | Principales limitations |
|---|---|---|
| Impression 3D | Conception personnalisée, construction sur site, réduction des déchets | Coûts élevés, vitesses d’impression lentes |
| Éco‑matériaux | Émissions réduites, recyclage des déchets et sources renouvelables | Coût, évolutivité et acceptation réglementaire |
| Blockchain | Traçabilité, contrats intelligents, conformité ESG | Réticence de l’industrie, résistance culturelle |
| IA | Prédiction d’impact, conformité réglementaire, optimisation des matériaux | Qualité des données, biais et problèmes de transparence |
Chacune de ces innovations dans la construction s’emboîte avec les autres, les rendant plus utiles que si elles étaient déployées séparément.
À mesure que davantage de projets intègrent la technologie blockchain pour la traçabilité, la quantité de données de haute qualité utilisables par l’IA augmente.
À mesure que la numérisation des projets de construction augmente, elle facilite l’intégration de la CAO et de la technologie d’impression 3D dans la construction réelle.
L’utilisation de matériaux plus écologiques et la mise en œuvre de meilleures techniques de recyclage réduisent l’impact écologique de la construction et de la démolition, augmentant ainsi la valeur des données de haute qualité qui peuvent être utilisées pour obtenir des certifications environnementales précieuses et établir de nouvelles normes pour l’industrie.
Source: Sustainable Futures
Des exemples de telles synergies sont déjà observables dans des projets réels. Par exemple, Singapour a utilisé de nombreuses nouvelles technologies pour la construction de logements publics éco‑responsables :
- Systèmes d’IA avancés pour analyser les données environnementales, telles que l’exposition au soleil, les schémas de vent et les effets d’îlot de chaleur urbain, afin d’optimiser l’orientation du bâtiment et le choix des matériaux.
- Matériaux durables tels que le béton recyclé et le bois récolté de manière durable. Ces matériaux sont placés stratégiquement dans la structure du bâtiment pour maximiser la ventilation naturelle et la lumière.
- Isolation et fenêtres haute performance, ainsi que panneaux solaires et toits verts, combinés à des systèmes d’IA qui surveillent et ajustent continuellement la consommation d’énergie en fonction des conditions environnementales en temps réel.
Exemples concrets
L’étude présente également des adopteurs précoces réels de ces technologies afin de démontrer que nous sommes désormais fermement dans la phase de mise en œuvre du cycle technologique.
Un exemple est l’utilisation de la blockchain pour résoudre les litiges de paiement avec les entrepreneurs et fournisseurs.
« Un projet d’infrastructure phare à Dubaï a mis en œuvre la blockchain pour rationaliser la gestion des contrats et appliquer des décaissements basés sur des jalons, entraînant des améliorations mesurables de l’efficacité administrative et une réduction des frais financiers. »
La blockchain a également aidé au suivi de l’empreinte environnementale des matériaux.
« Aux Pays‑Bas, la blockchain a été testée pour suivre en temps réel la qualité, la livraison et l’empreinte environnementale des matériaux de base tels que l’acier et le béton, garantissant que les spécifications des matériaux et les seuils de durabilité sont respectés sans goulets d’étranglement d’inspections manuelles. »
Un cas d’utilisation de l’IA a été démontré en Suède, où architectes et ingénieurs ont sélectionné des matériaux isolants avancés qui optimisent la rétention d’énergie pendant l’hiver et minimisent l’entrée de chaleur pendant l’été.
« La mise en œuvre de ces matériaux optimisés a conduit à une réduction de la consommation d’énergie allant jusqu’à 25 % dans les bâtiments résidentiels nouvellement construits, réduisant significativement l’empreinte carbone associée à ces habitations. »
L’IA a également été déployée au Japon pour automatiser le recyclage des déchets de construction.
Les systèmes de tri alimentés par l’IA, équipés de technologies d’imagerie avancées et de capteurs, identifiaient et classaient avec précision différents types de déchets de construction.
« Dans un projet pilote mené sur un site de démolition, le système d’IA a augmenté le taux de recyclage de 30 % par rapport aux méthodes de tri manuel traditionnelles.
L’efficacité du tri a également réduit le temps global et les coûts de main‑d’œuvre associés à la gestion des déchets, rendant le processus de recyclage plus économique et durable. »
Défis réglementaires dans la construction durable
Paradoxalement, bien que la plupart des réglementations dans la construction visent à améliorer la sécurité et les profils environnementaux, elles peuvent également constituer un obstacle au déploiement de ces technologies.
Une grande partie des problèmes potentiels provient du déclin de la standardisation des méthodes de construction. La conception personnalisée peut améliorer le profil énergétique et environnemental, mais elle est également difficile à intégrer dans les catégories rigides et les méthodes d’évaluation imposées par les réglementations.
Un élément qui peut aider est le « sandbox réglementaire », permettant aux projets pilotes de prouver leur valeur avec un contrôle moins contraignant.
« Ces cadres permettent aux entreprises de construction de piloter des méthodes numériques sans exposition réglementaire complète, facilitant l’innovation tout en préservant la supervision. »
Une autre amélioration peut consister à intégrer les exigences de construction numérique dans les protocoles d’appels d’offres publics. Ainsi, les gouvernements ne se contentent pas de s’adapter, mais orientent activement la transition vers un secteur de la construction numériquement activé & écologiquement responsable.
Ces changements réglementaires devront être gérés aux niveaux local, national et international.
Source: Sustainable Futures
Ils doivent également évoluer rapidement pour s’adapter aux améliorations technologiques. Sinon, cela pourrait ralentir l’adoption de technologies innovantes comme l’IA et l’impression 3D dans la construction, les entreprises pouvant être réticentes à investir massivement dans des technologies qui pourraient ne pas être conformes aux futures réglementations.
Technologies de construction futures
Des matériaux encore plus impressionnants pourraient un jour être intégrés aux projets de construction. Par exemple, nanotechnologie en science des matériaux offre le potentiel de créer des matériaux de construction ultra‑solides, légers, à la fois rentables et respectueux de l’environnement.
Une autre option est les matériaux intelligents qui peuvent s’adapter aux changements environnementaux, tels que les polymères sensibles à la température qui ajustent leurs propriétés isolantes en fonction des conditions climatiques.
Ces matériaux pourraient augmenter de façon spectaculaire l’efficacité énergétique et le confort dans les bâtiments sans intervention mécanique supplémentaire.
Digital fabrication technologies pourraient également devenir encore plus sophistiquées, incorporant probablement des systèmes de contrôle qualité en temps réel, comme des capteurs avancés et des algorithmes d’IA pour ajuster les paramètres d’impression à la volée, garantissant des propriétés matérielles optimales et une intégrité structurelle.
Robotics pourrait également avoir un impact majeur, avec, par exemple, des robots effectuant la pose de briques ou des installations complexes de tuyaux et de câbles, améliorant la vitesse et la précision tout en réduisant les erreurs humaines et les coûts de main‑d’œuvre.
Enfin, IA pourrait avoir un impact majeur sur la recherche de nouveaux matériaux, depuis un jumeau numérique d’un bâtiment observant l’évolution des paramètres au fil du temps jusqu’à l’accélération de la découverte de nouveaux matériaux, améliorant la durée de vie des matériaux et la compréhension de l’impact environnemental tout au long du cycle de vie complet d’un bâtiment.
Conclusion
La construction a historiquement été une industrie relativement « low‑tech », n’intégrant de nouveaux matériaux que lentement et maintenant des méthodes de construction relativement inchangées.
La maturation simultanée du CNC, de l’impression 3D, de la CAO, de l’empreinte numérique et de l’IA pourrait changer cela bientôt. Surtout lorsqu’elle est combinée à une poussée pour réduire l’impact environnemental, accroître la traçabilité, améliorer l’efficacité énergétique et diminuer la consommation de matériaux.
Cependant, contrairement à de nombreux autres secteurs économiques, il est peu probable que cela pousse une grande partie de la main‑d’œuvre humaine hors de l’industrie de la construction.
Au lieu de cela, cela améliorera la productivité, la sécurité et les profils verts des nouveaux bâtiments, tout en permettant de meilleurs designs et une consommation de ressources moindre, le tout sous la supervision d’humains qui continuent de gérer directement les conditions chaotiques et changeantes d’un chantier.
Entreprise d’impression 3D
(En plus des entreprises discutées ci‑dessous, vous pouvez lire d’autres articles dans notre article “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”)
Nano Dimension
NNDM Graphique du prix
La plupart des entreprises de fabrication additive se concentrent sur le métal et le plastique, avec un œil sur les pièces mécaniques complexes. Nano Dimension (NNDM ), quant à elle, s’est plutôt focalisée sur l’électronique imprimée en 3D. Cela comprend des technologies très spécialisées comme les encres conductrices ou diélectriques & céramiques. Elles peuvent, par exemple, être utilisées dans la construction de composants optiques ou radio.
C’est l’une des applications possibles de l’impression 3D à l’échelle nanométrique, que nous avons explorée davantage dans « Nanoscale 3D Printing Looks Primed for Commercialization ».
Nano Dimension a grandi grâce à un mélange d’acquisitions et de R&D interne.
Source: Nano Dimensions
Cette stratégie a changé avec l’acquisition de Desktop Metal, annoncée en 2024 et finalisée en 2025. Ensemble, les 2 entreprises disposeront d’une position beaucoup plus forte dans l’impression 3D de métaux et de céramiques à toutes les échelles, de l’électronique aux équipements industriels de grande taille et à l’aérospatiale, avec une forte orientation vers la production industrielle.
Cela crée également des économies d’échelle en fusionnant la base de clients qui comprend SpaceX, Tesla (TSLA ), GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, etc.
Enfin, les deux sociétés étaient principalement actives dans des zones géographiques différentes, Nano Dimension en Europe et Desktop Metal aux États‑Unis, permettant une synergie en fusionnant leurs équipes commerciales.
Source: Nano Dimension
L’entreprise affirme pouvoir réduire l’empreinte écologique de la fabrication, avec une réduction de 94 % des émissions de CO₂, 100 % de l’eau, 98 % des matériaux et 82 % des produits chimiques. Dans l’ensemble, nous pouvons nous attendre à ce que Nano Dimension émerge comme un leader technologique.
Source: Nano Dimensions
Les entreprises fusionnées sont bien positionnées pour exploiter de nouvelles découvertes en impression 3D et développer des alliages d’aluminium plus solides, ces innovations étant susceptibles d’élargir le marché adressable.
Cependant, les investisseurs doivent être conscients que Nano Dimension et Desktop Metal, chacune à l’acquisition, étaient en flux de trésorerie négatif, de sorte que la société résultante devra réduire les coûts ou croître suffisamment pour réaliser un profit à l’avenir.
(Vous pouvez lire une analyse plus approfondie de Nanodimension dans le rapport d’investissement dédié)
Dernières nouvelles et développements de l’action Nano Dimension (NNDM)
