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L’impression 3D au service des projets humanitaires

Publié le 14 juin 2021 par Mélanie R.
impression 3D humanitaire

Au cours des dernières décennies, la construction par impression 3D s’est largement développée. La fabrication additive a permis aux entreprises de construction de bâtir à des vitesses sans précédent, tout en minimisant les déchets et la main-d’œuvre. De plus, grâce à l’impression 3D, le coût de la construction est considérablement réduit par rapport aux méthodes traditionnelles. Cette technologie a également permis aux concepteurs de créer des designs géométriques complexes et architecturaux impressionnants, qui seraient autrement impossibles à réaliser. Il n’est donc pas surprenant que l’impression 3D en construction soit promise à une croissance massive – elle devrait d’ailleurs atteindre 114,4 millions de dollars en 2023. Tirant parti de l’efficacité, du faible coût et de la durabilité qu’elle offre, l’utilisation de l’impression 3D pour la construction est devenue un élément central de nombreux projets à vocation humanitaire visant à lutter contre des problèmes mondiaux allant de la pénurie de logements aux enjeux de l’éducation.

L’impression 3D et la crise du logement

Selon le rapport 2020 sur l’état du mal-logement en France réalisé par la Fondation Abbé Pierre, 4 millions de personnes sont aujourd’hui mal logées, soit privées de logement ou vivant dans des conditions de logement très difficiles. On peut y lire : « 4 millions de personnes souffrent de mal-logement ou d’absence de logement personnel. Outre ces situations les plus graves, 12,1 millions de personnes sont touchées à des degrés divers par la crise du logement. Au total, sans les doubles comptes, près de 15 millions de personnes sont touchées, à un titre ou à un autre, par la crise du logement. » Une statistique inquiétante, qui n’a pas baissé suite à la crise du COVID-19. Face à ces défis, l’impression 3D pourrait avoir une carte à jouer.

Community First! Village (crédits photo : ICON)

Conscientes de ces problèmes, des entreprises comme ICON ont tenté de trouver des solutions innovantes grâce aux technologies de fabrication additive. L’impression 3D offre non seulement le potentiel d’une construction plus rapide et moins chère, mais réduit également la main d’oeuvre nécessaire. Pour Jason Ballard, cofondateur d’ICON,  le potentiel des méthodes de fabrication additive dans ce domaine est souvent négligé. Il explique : « Les méthodes de construction conventionnelles présentent de nombreux inconvénients et problèmes intégrés que nous considérons comme acquis depuis si longtemps que nous avons oublié comment imaginer une alternative. » C’est là que l’impression 3D entre en jeu, explique Jason Ballard. « Avec l’impression 3D, vous disposez non seulement d’une enveloppe thermique continue, d’une masse thermique élevée et d’un taux de déchets quasi nul, mais aussi de la rapidité, d’une palette de conception beaucoup plus large, d’une résilience de niveau supérieur et de la possibilité d’un saut quantique en termes d’accessibilité. Ce n’est pas 10 % mieux, c’est 10 fois mieux« .

Le « bond en avant » de l’accessibilité décrit par Jason Ballard n’est pas exagéré. HomeAdvisor estime que le coût de la construction d’une maison (par des méthodes conventionnelles) se situe en moyenne entre 154 273 et 478 200 dollars. ICON, en revanche, prévoit de le faire pour seulement 4 000 dollars, soit plus de cent fois moins que la fourchette haute estimée par HomeAdvisor. Plutôt que de tirer parti de cette situation, certaines entreprises ont utilisé les technologies de fabrication additive à des fins humanitaires.

ICON, par exemple, a construit le Community First ! Village. Une communauté de logements permanents et abordables pour les personnes ayant connu des problèmes de logement. La communauté se compose d’un « centre d’accueil » de 46 mètres carrés imprimé en 3D et de trois maisons de 37 mètres carrés, chacune étant imprimée en 3D une par une pour former une série de six maisons destinées aux résidents de la communauté. Chaque maison comprend une chambre, une salle de bain, un salon, une salle de bain et un porche. Selon ICON, sa technologie d’impression 3D Lavacrete est capable de construire des structures capables de résister aux incendies, aux inondations et à d’autres catastrophes naturelles qui ont historiquement été responsables de la destruction des maisons dans de nombreuses régions des États-Unis.

Ainsi, ces maisons ne sont pas seulement une solution potentielle à la perte de logements après des catastrophes naturelles, mais elles sont aussi en elles-mêmes des mesures préventives contre de nouveaux problèmes de logements. Le village Community First ! est à l’heure actuelle le seul de ce type aux États-Unis, créé par l’organisation à but non lucratif Mobile Loaves & Fishes. Il ouvre la voie à d’autres projets. En effet, l’année dernière, les spécialistes américains du béton QUIKRETE et Contour Crafting Corporation ont annoncé qu’ils allaient s’associer pour construire des maisons pour les sans-abri de Los Angeles.

Selon ICON, sa technologie d’impression 3D Lavacrete peut construire des structures capables de résister aux incendies, aux inondations et à d’autres catastrophes naturelles (crédits photo : ICON)

Les activités d’ICON ne se limitent pas aux États-Unis. Comme l’indique la société elle-même, trois problèmes critiques se posent actuellement dans le domaine du logement dans le monde : premièrement, une personne ayant un salaire moyen n’a pas les moyens d’acheter une maison ; deuxièmement, la construction de maisons n’est pas durable, et est à la fois inefficace et génère de nombreux déchets. Enfin, il y a plus d’un milliard de personnes dans le monde qui n’ont pas de logement adéquat. En 2019, ICON, New Story et ÉCHALE ont dévoilé la toute première communauté imprimée en 3D à Tabasco, au Mexique. La communauté est composée de cinquante maisons, chacune d’entre elles ayant été accordée à une famille locale qui vivait auparavant dans une extrême pauvreté et dans des abris de fortune peu sûrs. Chaque maison fait 46 mètres carrés et a été imprimée en 3D à l’aide de la robotique, du logiciel et des matériaux avancés d’ICON en 24 heures environ sur plusieurs jours.

Le rôle de l’impression 3D dans la construction d’écoles et d’infrastructures sociales

D’autres entreprises, telles que Thinking Huts et 14Trees, ont également utilisé l’impression 3D à des fins humanitaires en construisant des infrastructures sociales, notamment des écoles, dans des régions qui ne disposent pas des fonds et des ressources nécessaires pour les créer avec les méthodes traditionnelles. Pour 14Trees, la fabrication additive était une solution pour combler le retard de plus de 36 000 salles de classe au Malawi, ce qui prendrait plus de 70 ans avec les méthodes de construction actuelles. L’entreprise commente : « Nous devions bouleverser la façon dont nous construisons pour que chaque enfant de la génération actuelle puisse aller à l’école. L’impression 3D pour la construction est une opportunité fantastique pour accélérer le temps de construction, réduire le coût total de ces bâtiments tout en réduisant leur empreinte carbone. Cela s’applique aux écoles, mais aussi aux maisons et à toute infrastructure sociale (par exemple, les cliniques). Au Malawi, nous avons montré qu’il est possible d’imprimer les murs d’une maison en moins de 12 heures, tout en réduisant son empreinte carbone jusqu’à 70%, par rapport aux méthodes conventionnelles. »

Brett Hagler, PDG de New Story, a également déclaré : « Nous estimons qu’il est de notre responsabilité de remettre en question les méthodes traditionnelles. Celles-ci ne permettront jamais d’atteindre le milliard de personnes qui ont besoin de maisons sûres. La remise en cause de nos hypothèses, l’itération basée sur les données et la prise de risques calculés sur des idées innovantes nous permettront d’atteindre plus de familles avec les meilleures solutions possibles, de manière exponentielle et plus rapidement« . L’impression 3D occupe une position unique en tant que méthode de construction pour mettre en œuvre l’infrastructure sociale dont tant de personnes dans le monde ont besoin.

3d construction printing humanitarian

Une future salle de classe (crédits photo : Thinking Huts)

Quels sont les obstacles auxquels la technologie est confrontée ?

En tant que problème essentiellement social plutôt que pratique, la crise du logement ne peut être résolue par la seule construction, additive ou autre. Selon la fondatrice de Thinking Huts, Maggie Grout, « les plus grands défis sont le financement, en particulier parce que nous voulons appliquer cette technologie à forte croissance à des objectifs humanitaires« . Ce sentiment est partagé par Alexandria Lafci, directrice de l’exploitation de New Story, qui déclare : « Les appareils mobiles ont mis du temps à pénétrer en Afrique parce que les entreprises se sont concentrées sur des marchés plus lucratifs. Mais regardez l’impact que les téléphones portables ont eu en transformant des économies entières et des moyens de subsistance sur le continent. Au lieu d’attendre d’être motivés par le profit pour apporter les progrès de la construction dans le Sud, nous accélérons les innovations comme l’impression 3D des maisons, qui peut être un outil puissant pour mettre fin au sans-abrisme« .

L’impression 3D pour la construction, bien qu’elle soit certainement une méthode innovante et efficace pour lutter contre les problèmes liés au manque d’infrastructures sociales, et en particulier les crises du logement et de l’éducation, nécessite avant tout un financement et un soutien. Ceci est d’autant plus vrai que les méthodes actuelles de fabrication additive dans le domaine de la construction sont encore loin d’être complètes, certaines parties de l’école ne pouvant être imprimées en 3D. Ces pièces comprennent le toit, les portes et les fenêtres, que Thinking Huts a l’intention de fabriquer entièrement à partir de matériaux locaux. Cependant, avec le soutien d’une construction axée sur l’humanitaire, l’impression 3D a le potentiel de transformer complètement la vie quotidienne des communautés à travers le monde.

À l’heure actuelle, plus de 260 millions d’enfants n’ont pas accès à l’éducation. Ce chiffre n’a fait qu’augmenter depuis le début de la pandémie, qui a elle-même été responsable du déplacement de plus d’un milliard d’enfants dans le monde. Lorsque nous avons demandé à Maggie Grout de décrire l’entreprise qu’elle a fondée, elle a expliqué que Thinking Huts est « une organisation à but non lucratif qui cherche à améliorer l’accès à l’éducation dans le monde grâce à des solutions technologiques innovantes et humanitaires. Nous cherchons à tirer parti de la fabrication additive pour construire des écoles imprimées en 3D avec les communautés où elles sont le plus nécessaires« .

En commençant par un site à Madagascar, Thinking Huts a l’intention d’ouvrir sa première école imprimée en 3D dans le courant de l’année, et prévoit d’ouvrir trois autres écoles. L’organisation espère même étendre un jour ses activités au Zimbabwe, au Malawi, au Pakistan, en Inde et en Afrique du Sud. Si l’objectif central du projet de Thinking Huts est d’élargir l’accès à l’éducation, l’entreprise cherche également « à trouver des moyens de créer une synergie entre la technologie et les communautés locales« . Maggie Grout veut employer de la main-d’œuvre locale et faire participer les économies des communautés en développement, ainsi que soutenir le transfert de technologie, faisant écho au commentaire de Lafci, COO de New Story sur l’impact des téléphones portables sur les économies africaines.

Crédits photo : 14Trees

 De même, lorsque nous avons interrogé François Perrot, directeur général de 14Trees, sur le rôle potentiel de l’impression 3D pour la construction dans la lutte contre les crises du logement et de l’éducation, il a répondu : « L’impression 3D pour la construction est une excellente solution pour résoudre les crises du logement et de l’éducation. Ce qui compte, c’est que tous les composants nécessaires à l’impression, de l’encre utilisée aux équipes qui contrôlent le robot, soient trouvés localement, dans les pays où nous essayons de résoudre ces crises. C’est ce que nous avons commencé à faire, en travaillant avec les pays de LafargeHolcim pour produire l’encre d’impression 3D aussi près que possible de l’endroit où nous imprimons, en créant des emplois dans toute la chaîne de valeur et en introduisant cette technologie auprès des populations locales. Et nous avons vu des réponses extrêmement positives !« .

Un deuxième obstacle relevé par ces organisations est le manque de connaissances et de sensibilisation en ce qui concerne les technologies d’impression 3D dans le secteur de la construction. Maggie Grout a constaté « que l’impression 3D dans le secteur de la construction est encore relativement inconnue. Souvent, les gens pensent que l’impression 3D n’est utilisée qu’à l’échelle du bureau et qu’elle permet de créer des objets en plastique. Pour certains, il peut être difficile de visualiser l’impression 3D à l’échelle architecturale« . Pour François Perrot, « l’impression 3D pour la construction est encore une technologie naissante et nous avons dû faire face à de nombreux défis, comme l’installation du chantier, la préparation de l’encre ou la conception de la maison pour qu’elle soit facilement imprimable. »

En travaillant avec le Centre d’innovation LafargeHolcim et son partenaire technologique COBOD, 14Trees a pu relever ces défis individuellement. Selon François Perrot, « l’impression 3D exige l’excellence depuis la conception du bâtiment jusqu’à sa livraison, et c’est cette excellence dans l’exécution que nous sommes en train de construire et de montrer avec nos projets. » De toute évidence, si la technologie connaît déjà un certain degré de succès, il est encore nécessaire de poursuivre la recherche et le développement pour qu’elle ait un impact généralisé dans le domaine de l’aide humanitaire.

impression 3D humanitaire

Crédits photo : 14Trees

L’utilisation de l’impression 3D pour la construction a un potentiel énorme sur la façon dont les projets humanitaires peuvent être développés, en particulier lorsqu’il s’agit de résoudre les crises du logement et de l’éducation. Cette technologie offre également des avantages considérables en termes de coût, de durabilité et de pérennité. Toutefois, pour étendre son utilisation, certaines étapes doivent encore être franchies. Pour que cette technologie ait un impact réellement important, elle a besoin de financement, d’influence, de recherche et développement et de temps.

*Crédits photo de couverture : ICON

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