Spie batignolles expérimente l'impression 3D pour gagner en performance sur ses chantiers

« Nous sommes persuadés de l'intérêt de la technique de l'impression 3D pour développer de petits éléments en béton, dont la réalisation traditionnelle est généralement chronophage. Ces techniques permettront d'améliorer les conditions de travail de nos collaborateurs sur le chantier, notre productivité et in fine notre performance. »
Frédéric Gaurat, directeur technique chez Spie batignolles

L'impression 3D dans le bâtiment : un vaste champs des possibles

Bien que l'impression 3D, ou tridimensionnelle, ait fait l'objet d'un tout 1er dépôt de brevet au début des années 80, son essor remonte surtout à 2010 avec l'impression de premiers objets réalisés à base de différentes matières telles que le plâtre, le plastique...

Si cette technologie commence à être employée dans le secteur du bâtiment, elle concerne principalement à ce stade la construction de petites maisons individuelles, ou l'impression d'éléments décoratifs non structurels. Rien qui n'ait encore permis de véritables changements organisationnels dans le BTP, un secteur lourdement confronté à une pénurie de main d'œuvre.

Spie batignolles s'empare du sujet pour développer l'emploi de cette technique sur ses chantiers, avec la volonté d'aller plus loin.

Spie batignolles initie ses premiers cas d'usage d'impression 3D béton

Spie batignolles s'est fixé pour objectif d'utiliser l'impression 3D béton sur des éléments réplicables incorporés à l'ouvrage lorsque cette technique présente une alternative intéressante aux méthodes traditionnelles.

Deux exemples d'application directe de ce nouveau mode constructif : le coffrage de nœuds de poutres complexes et la réalisation de boîtes de réservation.

1-Les nœuds de poutres sur poteaux concentrent des charges importantes sur des surfaces réduites. Dans la conception de certains planchers complexes, la géométrie définitive de ces nœuds est bien souvent unique : 3 ou 4 poutres, de largeur, de hauteur et d'angle différents doivent être clavetées ensemble sur le même poteau. En méthode traditionnelle, la réalisation du coffrage de ces ouvrages est consommatrice de matériaux à usage unique, de temps passé, elle se fait en plusieurs phases, et elle est potentiellement source de non-qualité.

Fort de ce constat, la direction technique de Spie batignolles a eu la volonté de trouver une solution résolvant au mieux l'ensemble de ces problèmes.

En partenariat avec XtreeE, Spie batignolles a conçu, imprimé, puis mis en œuvre le coffrage d'un nœud de poutre, incorporé à l'ouvrage, à la forme géométrique complexe, permettant le clavetage des poutres sur le poteau en une seule phase.

« Le premier prototype réalisé à l'échelle 1 sur un nœud de trois poutres conséquentes nous a permis de valider le procédé. Cet essai a répondu à une majorité de nos exigences avec des résultats très concluants. Il nous incite à poursuivre nos développements afin de rendre ce procédé encore plus performant et de l'étendre sur plusieurs projets dès 2021. »
Frédéric Gaurat, directeur technique chez Spie batignolles

Dans ce 1er cas, les équipes industrialisent « hors site » le coffrage du nœud de poutre. L'utilisation de la maquette numérique liée à l'impression 3D permet à la direction technique de réaliser de manière très rapide une pièce complexe unique qui simplifiera la réalisation de l'ouvrage sur site.

2 - Les boîtes de réservations font partie des coffrages les plus basiques généralisés sur un chantier. Traditionnellement réalisées en bois, elles servent à prévoir le passage des différents réseaux électriques, CVC et plomberie après coulage des voiles en béton. Bien qu'indispensables, leur mise en œuvre ne nécessite aucune expertise technique particulière mais occasionne un temps passé significatif.

Spie batignolles et XtreeE sont parvenus à imprimer des boites de réservation prêtes en 24h seulement en employant le béton Ductal® qui présente l'avantage de sécher très rapidement et de se solidifier fortement. Les boîtes ainsi mises en œuvre sont incorporées à l'ouvrage fini et n'ont pas besoin d'être retirées.

Les essais réalisés sur chantier ont permis de valider cette application de l'impression 3D.

Dans ce 2ème cas, Spie batignolles industrialise « hors site » la réalisation de boîtes de réservations en série. Grâce au BIM, les réservations sont optimisées (nombre, standardisation des dimensions), et les boîtes imprimées en 3D permettent de supprimer de nombreuses tâches telles que la réalisation de la boîte en bois, le décoffrage en hauteur après coulage, ou encore l'évacuation du bois - rendu non réemployable - dans les bennes à déchets.

L'impression 3D béton, moteur de l'industrialisation du BTP

Dans ces 2 exemples d'application de l'impression 3D, l'objectif final est d'industrialiser l'acte de construire depuis la conception jusqu'à la mise en œuvre sur le chantier, au service d'une meilleure performance. Ce nouveau mode constructif conduit à adapter le « sur mesure » ou la « grande série » à partir de la maquette numérique. A chaque fois, ce process permet de gagner en sécurité (moins de travaux en hauteur), en qualité de réalisation (élément fini incorporé à l'ouvrage), en délai et en performance économique.

Avec la conception de ces premiers éléments constructifs issus de l'impression 3D, Spie batignolles s'engage pleinement dans l'ère du BTP 4.0 et continue à travailler sur de nouveaux développements réunissant les caractéristiques de récurrence, résistance, durabilité et sécurité.

« Ce nouveau mode constructif, ouvre d'importantes perspectives et participera à une profonde transformation de nos métiers du BTP vers une industrialisation croissante, tant ses atouts sont indéniables en termes de rentabilité, de qualité de réalisation, de délai d'exécution et de sécurité. »
Frédéric Gaurat, directeur technique chez Spie batignolles