Impression 3D du béton pour une construction durable

Autour des procédés

L’impression 3D du béton (3DCP) est une méthode de fabrication numérique en plein essor qui vise à réduire l’utilisation de matériaux et à transformer les processus de construction. En éliminant le besoin de coffrages traditionnels, les structures en béton peuvent être produites directement à partir de conceptions numériques grâce au dépôt de béton frais en couches successives. Cela permet une grande liberté géométrique, des formes adaptées à des exigences structurelles spécifiques et des composants creux avec des fonctionnalités intégrées. En outre, l’automatisation devrait rationaliser la production, améliorer la sécurité sur les chantiers et contribuer à remédier à la pénurie croissante de main-d’œuvre dans le secteur de la construction.

Le procédé 3DCP peut être mis en œuvre directement sur site, en mettant l’accent sur une production rapide, l’utilisation de grands agrégats et des géométries relativement simples, le plus souvent des murs, car les éléments sont fabriqués dans leur orientation finale. Cette approche privilégie la rapidité, l’échelle et l’efficacité sur site. En revanche, les composants préfabriqués imprimés en 3D offrent des performances supérieures grâce aux conditions contrôlées en usine, où les machines, les matériaux et les paramètres environnementaux peuvent être calibrés avec précision. Cela permet d’obtenir des processus plus fiables, des caractéristiques de matériaux reproductibles, une plus grande précision géométrique et un assemblage plus rapide sur le chantier.

La différence entre ces deux approches réside essentiellement dans la résolution d’impression, qu’elle soit appliquée sur site ou en préfabrication. Les filaments extrudés de grande taille permettent une production plus rapide de géométries plus simples et peuvent potentiellement s’adapter à des mélanges de béton plus durables. En revanche, les résolutions d’impression plus fines permettent la fabrication d’éléments plus complexes et plus raffinés, généralement adaptés aux composants architecturaux sur mesure, mais à des vitesses de production plus lentes.

De la théorie à la pratique

Si les premiers bâtiments imprimés en 3D montrent un certain potentiel, la vision de la 3DCP reste encore très éloignée de la réalité. La conception pour cette technologie est une compétence spécialisée, car toutes les géométries ne sont pas imprimables et la compatibilité des renforts doit être intégrée dès les premières étapes de la conception. De plus, des questions cruciales liées aux performances des matériaux, à la durabilité et à l’approbation réglementaire continuent de limiter les applications plus avancées. Si le processus d’impression lui-même est de mieux en mieux maîtrisé, l’intégration significative de la 3DCP dans la construction est encore en cours de développement.

Dans ce contexte à la fois prometteur et limité, une question fondamentale demeure : l’impression 3D du béton peut-elle véritablement devenir une technologie viable pour la construction durable ?

Dans notre cabinet Anton Reiter, basé au Luxembourg, nous utilisons la technologie 3DCP pour les bâtiments difficiles ou peu rentables à réaliser avec les méthodes de construction conventionnelles. Nous illustrons cette approche à travers nos recherches interdisciplinaires menées à l’ETH Zurich, qui ont abouti à la réalisation de bâtiments conformes à la réglementation suisse en matière de construction.

Le projet Tor Alva, Mulegns, Suisse

Les composants structurels sur mesure, tels que les colonnes ramifiées, les colonnes champignons et les dalles nervurées, tirent largement parti de la technologie 3DCP, car leur géométrie est intrinsèquement unique à chaque projet. Un exemple marquant de notre portefeuille est Tor Alva, actuellement la plus haute structure 3DCP, dans laquelle le matériau imprimé fait partie intégrante du système porteur. La tour a été réalisée dans le cadre d’une initiative plus large visant à revitaliser le village de Mulegns, en Suisse, en introduisant des espaces uniques dédiés aux arts du spectacle. Construite au sommet d’une maison existante, Tor Alva vise à attirer de nouveaux visiteurs grâce à des activités culturelles ciblées.

Tor Alva est un démonstrateur technologique qui permet d’obtenir du béton imprimé en 3D renforcé et chargé. L’élément principal de la conception de la tour est la colonne ramifiée, une géométrie très efficace sous charges latérales. Les colonnes en béton imprimées en 3D renforcées sont produites à l’aide d’un système multi-robots, dans lequel un robot dépose le béton tandis qu’un second robot prélève et place le renfort à l’emplacement précis. Chaque étage présente une géométrie de colonne unique, contribuant à l’esthétique distinctive de l’espace vertical grâce à une augmentation progressive de la minceur des colonnes et à leur ouverture vers le paysage alpin.

Tor Alva poursuit trois objectifs principaux : un objectif social, axé sur la revitalisation de la zone grâce à une intervention architecturale audacieuse et à la création d’un monument emblématique ; un objectif technologique, servant de démonstrateur à grande échelle pour le béton imprimé en 3D renforcé et chargé ; et un objectif de durabilité, mettant en avant un système structurel conçu pour un assemblage, un démontage et une réutilisation des composants efficaces.

La voûte nubienne comme réponse aux défis de la rénovation

Nous pensons également que les projets d’extension ou de rénovation offrent un potentiel important pour la technologie 3DCP. La dalle nubienne en est un exemple, où le périmètre non standard de la dalle a été dicté par le bâtiment existant. En réponse, nous avons proposé trois coffrages préfabriqués uniques en forme de voûte. Les couches de béton formant les géométries voûtées ont été déposées de manière similaire à la maçonnerie des voûtes nubiennes, ce qui a permis de construire la voûte sans support temporaire. Par rapport à une dalle solide conventionnelle, la structure obtenue contient 20 % de béton en moins.

Jusqu’à présent, nous avons peut-être présenté le 3DCP comme étant principalement adapté à la personnalisation et, par conséquent, à des applications architecturales de niche. Cependant, le contexte européen plus large de la construction évolue rapidement vers la réutilisation, la rénovation et la transformation adaptative. Dans ce paysage en pleine évolution, le 3DCP offre un potentiel important, soit comme solution rentable pour des conditions de rénovation très spécifiques, soit comme intervention ciblée qui ajoute une valeur architecturale et structurelle dans le cadre de projets plus vastes. Bien que le 3DCP ne soit pas une technologie susceptible de remplacer la construction en béton conventionnelle, il peut compléter de manière significative les méthodes existantes en introduisant de nouvelles possibilités de conception et de fabrication.

La contribution du 3DCP à la construction durable va au-delà de l’automatisation de la production ; elle réside dans sa capacité à remodeler la conception et la réflexion structurelle vers l’efficacité des matériaux. Chez Anton Reiter, nous prônons une culture du bâtiment qui privilégie la réutilisation et les systèmes structurels allégés, pour un impact architectural et spatial maximal.

Textes : ©Ana Anton, architecte, et Lex Reiter, Ingénieur, co-fondateurs de Anton Reiter
Illustrations : ©Andrei Jipa, Mesh AG, Birdviewpicture, Su Huang, Nijat Mahamaliyev
Traduction : Régis Bigot, architecte et IPM, Neobuild GIE

Article paru dans Neomag #76 - janvier 2026