L’impression 3D au service des architectes et de l’architecture

L’impression 3D est de plus en plus utilisée en architecture, de la phase de conception à la phase de construction.

C’est que les imprimantes 3D offrent une solution rapide et peu coûteuse pour la réalisation de maquettes et de modélisations de bâtiments.

Quels sont les avantages de l’impression 3D en architecture ?

 

 Elles peuvent être utiles aussi bien aux architectes qu’aux maquettistes.

On distinguera deux types d’imprimantes 3D :

  • celles dédiées aux maquettes d’étude ou aux maquettes d’urbanisme
  • celles dédiées aux maquettes artistiques, de concours ou de promotion.


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Impression 3D de maquettes d'étude et d’urbanisme

 Ces maquettes qui permettent de modéliser et comparer en 3D différents concepts d’un même projet architectural nécessitent :

  • Une importante vitesse d’exécution pour multiplier les essais
  • Un bon niveau de résolution
  • Un volume d’impression suffisant pour les maquettes de couleurs

La technologie de dépôt de filament fondu est donc la mieux adaptée.

Une maquette imprimée en 3D de la ville de San Francisco.

Une maquette imprimée en 3D de la ville de San Francisco.

Améliorer la productivité

Le principal avantage de l’impression 3D pour ce type de maquettes relativement basiques est l’amélioration de la productivité.

Alors qu’il faut souvent compter en jours la réalisation d’une maquette à la main (en mousse ou en bois), l’impression 3D permet d’obtenir des résultats en quelques heures seulement ; idéal pour multiplier les tests et les comparaisons. Une imprimante 3D peut même fonctionner la nuit pour les maquettes les plus longues à imprimer.

Réduire les coûts de production grâce à l’impression 3D

Ce type de maquette étant destinée à valider des structures ou des volumes, un unique matériau et un faible nombre de couleurs suffisent bien souvent. Les coûts par impression sont donc bas et permettent de gagner en rentabilité.

Le fabricant Stratasys annonce même que ses imprimantes 3D permettent de réduire les coûts liés à la réalisation de maquettes architecturales jusqu’à 75%.

La décomposition d'une structure par couche pour mieux visualiser les volumes.

La décomposition d’une structure par couche pour mieux visualiser les volumes.



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Imprimer en 3D des maquettes de concours ou de promotion

Les maquettes de concours ou de promotion représentent les versions finales de projets architecturaux, et sont utilisées pour promouvoir un projet via une maquette physique très réaliste. Ces maquettes requièrent donc :

  • Une large gamme de matériaux et de couleurs
  • Une grande précision d’impression
  • Une capacité de fabrication de structures complexes

La technologie de Stéréolithographie (SLA) est la mieux adaptée à ces maquettes. Le système Polyjet et la technologie de dépôt de filament fondu sont aussi recommandés.

Une maquette 3D réalisée par une imprimante 3D ZPrinter. Credits : The Realization Group – Z Corporation/3D Systems

Une maquette 3D réalisée par une imprimante 3D ZPrinter. Credits : The Realization Group – Z Corporation/3D Systems.

Une maquette de concours imprimée en 3D d'une maison. Credits : WhiteCloud.

Une maquette de concours imprimée en 3D d’une maison. Credits : WhiteCloud.

Faciliter l’immersion en faisant forte impression

Le degré de réalisme et la dimension palpable offerts par l’impression 3D permettent aux clients de se projeter et de visualiser plus aisément les projets qu’à l’aide de plans 2D ou d’images virtuelles en 3D.

Un bardage en bois ou un mur en crépis peuvent par exemple être très bien imités grâce à des filaments dédiés.

Présenter une belle gamme de maquettes finalisées pour répondre à un appel d’offre permet de faire forte impression auprès des décideurs et est primordial dans le cadre de la promotion d’un projet.

Elaborer des structures complexes

Il est désormais possible de concevoir des maquettes architecturales de structures complexes, comme un dôme avec arches, presque impossible à réaliser manuellement. MX3D et l’entreprise hollandaise de construction Heijmans ont récemment commencé à imprimer un pont en métal à Amsterdam. En utilisant une technologie d’impression 3D innovante, leur système permet d’extruder du métal fondu (comme présenter dans la vidéo de droite). Toutefois, les imprimantes 3D n’ont pas vocation à remplacer les maquettistes mais bien à les accompagner en leur proposant un nouvel outil puissant.



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Scanners 3D et logiciels 3D pour l'architecture

Les scanners 3D pour les architectes

Autre élément de l’écosystème de l’impression 3D, le scanner 3D peut se révéler très utile pour les architectes d’intérieur. Grâce au scanner 3D, l’architect peut obtenir en quelques minutes le fichier 3D précis d’une pièce, comprenant son volume et ses dimensions, qu’il pourra ensuite modifier à l’aide d’un logiciel d’architecture ou de design en 3D.

A titre d’exemple, 10 minutes sont nécessaires pour obtenir le scan d’une pièce de 20m2.

Scan 3D d'une pièce à l'aide du structure sensor, un scanner 3D compatible avec l'ipad.

Scan 3D d’une pièce à l’aide du Structure Sensor, un scanner 3D compatible avec l’iPad.

Vue du logiciel 3D Sketchup, édité par Trimble.

Vue du logiciel 3D Sketchup, édité par Trimble.

Les logiciels 3D d’architecture

Quel que soit le type de maquette à concevoir, il faudra passer par une étape initiale de modélisation 3D. Certains logiciels 3D utilisés par les architectes sont compatibles avec les imprimantes 3D. Ainsi, les fichiers réalisés avec Autocad (Autodesk), SketchUp (Trimble) ou HomebyMe (Dassault Systemes) sont par exemple utilisables. Toutefois, il faut être vigilant, car tous ne permettent pas d’obtenir l’ensemble des fonctionnalités disponibles sur différents modèles d’imprimantes 3D (couleurs et textures notamment).

Il existe également une multitude d’autres logiciels qui permettent de donner vie à des figures complexes sans risquer de les voir se déformer à la construction. C’est, par exemple, avec l’ambition de fabriquer des structures jusque là impossibles que Frank Gehry et Gehry Technologies ont développé Digital Project.



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Exemples : La Sagrada Familia & Henning Larsen Architects

 

La Sagrada Familia

Selon la BBC, l’impression 3D permettrait à la Sagrada Familia de Gaudi (située à Barcelone), l’un des bâtiments les plus ambitieux de l’histoire de l’architecture, d’être enfin achevée plus d’un siècle après le début des travaux. « A cause de la complexité des surfaces et des formes, travailler sur les dessins de Gaudi en 2D n’a aucun sens d’un point de vue architectural » déclare son architecte en chef Jodi Coll.

Ainsi, des maquettes réalisées par imprimantes 3D stéréolithographiques, permettent aux artisans de retravailler facilement les modèles à la main pour une approche la plus minutieuse possible.

Une maquette de la Sagrada Familia imprimée en 3D.

Une maquette de la Sagrada Familia imprimée en 3D.

Une maquette de concours réalisée par le cabinet d'architectes Henning Larsen pour l'expansion de l'hôpital Herlev.

Une maquette de concours réalisée par le cabinet d’architectes Henning Larsen pour l’expansion de l’hôpital Herlev.

Henning Larsen Architects

Henning Larsen Architects (HLA) est un cabinet d’architectes de Copenhague, à l’origine de projets tels que l’Ambassade du Danemark à Riyad ou l’Opéra de Copenhague.

Afin de repousser les limites de la conception architecturale, HLA a investi dernièrement dans les technologies de prototypage 3D. « Cette machine a créé un lien beaucoup plus étroit entre le monde physique et le monde numérique en nous permettant d’imprimer des éléments en couleur et de construire des maquettes de bâtiments en 3D dès le départ du processus », explique ainsi Morten Steffensen, ingénieur à HLA.



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