L’escalier en béton imprimé en 3D « Cadenza » : un exemple du potentiel de l’impression 3D dans la construction

Le secteur de la construction est responsable d’une part importante de l’empreinte écologique mondiale. En effet, il consomme la majorité des ressources matérielles et génère une proportion non négligeable des émissions de CO2. Face à cette situation, de nouvelles technologies comme l’impression 3D émergent comme des solutions potentielles pour rendre le secteur plus durable. Grâce à la liberté de conception qu’elle offre, sa capacité à numériser la production et à réduire la consommation de matériaux, l’impression 3D s’impose de plus en plus dans l’industrie du bâtiment. Toutefois, il reste encore des progrès à accomplir pour exploiter pleinement son potentiel. L’escalier en colimaçon « Cadenza », développé par une équipe du département de Digital Building Technologies de l’ETH Zurich en collaboration avec le cabinet d’architecture ROK, illustre bien ces nouvelles opportunités.

En Suisse, le secteur de la construction consomme la majorité des ressources naturelles et produit une grande quantité de déchets. Il est également responsable d’un tiers des émissions de CO2 du pays. Conscients de cette réalité, divers acteurs réclament des mesures correctives. C’est dans cette optique que la plateforme NEST, dirigée par Empa et Eawag, regroupe plus de 150 partenaires issus de l’industrie et du monde de la recherche pour développer et promouvoir de nouvelles technologies et matériaux favorisant une construction plus respectueuse de l’environnement.

L’escalier « Cadenza » s’inscrit dans l’unité STEP2, un projet visant à créer des bâtiments plus durables et confortables. Inaugurée le 29 août 2024, cette unité à deux étages, située au sud-est de NEST, présente des innovations destinées à réduire la consommation de matériaux et d’énergie. Conçu avec le soutien de BASF et plusieurs autres partenaires, STEP2 illustre une démarche collaborative où les expertises se combinent pour répondre aux enjeux actuels de la construction. Selon Enrico Marchesi, responsable de l’innovation chez NEST, « aujourd’hui, l’industrie de la construction fait face à de nombreux défis technologiques. Dans STEP2, nous avons axé nos efforts sur trois thématiques majeures : la fabrication numérique, en particulier l’impression 3D, l’enveloppe du bâtiment et le concept énergétique. »

Dans le cadre de la thématique « Fabrication numérique », l’ETH Zurich et ROK ont joué un rôle clé dans la création de Cadenza. Cet escalier en béton relie les deux étages de l’unité STEP2 et se distingue par ses 17 marches d’une épaisseur de seulement 18 mm, optimisées pour minimiser l’utilisation de matériaux. Grâce à des coffrages réutilisables imprimés en 3D, la consommation de béton a été réduite de 60 %. De plus, ces coffrages innovants permettent de démonter et remonter l’escalier facilement.

L’utilisation de coffrages imprimés en 3D a été décisive dans ce projet, car les coffrages traditionnels posent de nombreux défis techniques lorsqu’ils sont utilisés pour des structures personnalisées comme des escaliers en béton. Pour Cadenza, un concept structurel innovant intégrant des précontraintes en acier à mémoire de forme a permis de contourner ces difficultés.

Cadenza incarne un processus de construction numérique intégré, alliant des géométries complexes et une utilisation minimale de ressources pour proposer des alternatives économiques aux techniques de construction traditionnelles. Ce projet est une illustration des ambitions de NEST et de la manière dont les technologies d’impression 3D peuvent répondre aux enjeux actuels du secteur de la construction. En savoir plus sur Cadenza ICI.

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*Crédits image de couverture : Zooey Braun