Bâtiments

Ces robots qui construisent des maisons

Ils travaillent à moindre coût et plus précisément que des ouvriers. Ils utilisent aussi moins de ressources. D’incroyables robots constructeurs sont mis au point à Zurich et en Californie. Ils révolutionnent déjà l’industrie du bâtiment. Rencontre avec leurs inventeurs

A quelques dizaines de mètres du mur entourant la vieille ville de Nuremberg (Bavière), l’Ecole Maria Ward paraît à première vue plutôt conventionnelle. Ses murs de bois ont pourtant été bâtis par un robot: une gigantesque machine de 56 mètres sur 11, comprenant sept axes ainsi qu’un instrument modulable permettant de changer d’outil selon les besoins. L’installation robotisée a pu traiter, couper, raccorder et attacher les nombreux composants de l’école sans qu’un humain n’intervienne.

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Le robot à portique qui a réalisé cette prouesse est l’œuvre de ROB Technologies, une spin-off de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ). En partenariat avec le groupe de construction suisse Erne, elle a développé le logiciel de contrôle de la machine, permettant un lien immédiat entre les dessins d’ateliers et le contrôle robotique.

Automatiser l’industrie du bâtiment

Les robots constructeurs sont déjà parmi nous. Un peu partout, des projets visant à automatiser l’industrie du bâtiment voient le jour. Des chercheurs du MIT ont, par exemple, créé en début d’année un bras robotisé capable de construire une structure en forme de dôme de 15 mètres de diamètre en moins de quatorze heures. Dans la même veine, le robot Hadrian X, développé par la société australienne Fastbrick Robotics, découpe lui-même les briques pour qu’elles soient à la bonne taille, puis s’en saisit et les dépose au bon endroit.

Pourquoi l’automatisation du secteur du bâtiment intervient-elle bien plus tard que celle de l’automobile? «Les robots industriels construisent toujours les mêmes pièces pour les voitures, répond Fabio Gramazio, professeur d’architecture et de fabrication digitale à l’EPFZ. Impossible de faire la même chose pour la construction, car l’environnement de travail change constamment. On ne bâtit pas une maison de la même façon selon le site de construction, la culture ou le climat.» Il a donc fallu attendre que la numérisation soit suffisamment avancée pour réduire les coûts et la complexité de cette technique.

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Une maison en vingt-quatre heures pour 10 000 dollars

En augmentant la précision du travail et en évitant les erreurs, la robotisation permet d’améliorer l’efficience de la construction et de concevoir des structures plus complexes. Tout en utilisant moins de ressources et en réduisant la quantité de déchets produits. Démonstration avec le robot In Situ Fabricator, développé par Fabio Gramazio et son collègue Matthias Kohler. Cette machine est capable de produire une paroi courbée possédant un maillage très dense, de sorte que le mélange de béton incorporé par la suite ne s’échappe pas du coffrage. In Situ Fabricator construira la future maison des chercheurs du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche à Dübendorf (ZH). L’édifice servira, dès 2018, d’espace de vie et de travail pour expérimenter leurs inventions au quotidien.

Peut-être que les premières structures installées sur la Lune ou Mars seront réalisées par des imprimantes 3D mobiles…

Nikita Cheniuntai, fondateur de la start-up Apis Cor

Autre avantage avancé par les fabricants de robots: une hausse de la productivité. ROB Technologies développe ainsi, en collaboration avec le Future City Laboratory de Singapour, un robot mobile effectuant la pose de carrelage «jusqu’à deux fois plus vite qu’un humain». «La machine doit être réapprovisionnée toutes les quarante-cinq minutes environ et a été pensée pour pouvoir travailler de façon autonome sur le site de construction», explique Tobias Bonwetsch, fondateur de ROB Technologies.

Dubaï précurseur

Construire plus vite et de façon plus efficace: tel est également le credo d’Apis Cor, une start-up basée à San Francisco. En mars dernier, elle a imprimé en trois dimensions une maison-test en Russie, en moins de vingt-quatre heures. La machine – qui ressemble à une petite grue – possède un axe sur lequel elle peut tourner à 360°. «L’impression 3D permet d’économiser jusqu’à 70% des coûts de construction de la structure par rapport à des techniques traditionnelles, indique Nikita Cheniuntai, fondateur de la start-up. Les coûts d’une telle maison s’élèvent à 10 000 dollars.»

Les machines auront toujours besoin d’humains pour être efficientes. L’environnement est beaucoup trop complexe pour s’en passer complètement

Fabio Gramazio, professeur d’architecture et de fabrication digitale à l’EPFZ

Nikita Cheniuntai entrevoit un grand potentiel pour l’impression 3D. Et se risque à des hypothèses: «Peut-être que les premières structures installées sur la Lune ou Mars seront réalisées par des imprimantes 3D mobiles…» Fabio Gramazio, à l’EPFZ, est plus réservé. «Il s’agit en effet de la technique la plus durable, mais elle n’est pas encore fonctionnelle. On ne verra pas de bâtiment imprimé en 3D avant cinquante ou cent ans.» Dubaï pourrait pourtant faire figure d’exception. Le dirigeant de la ville des Emirats arabes unis a lancé en 2016 une stratégie dont le but est de faire de la métropole un hub de l’impression 3D. Il souhaite notamment que 25% des bâtiments de la ville soient construits de cette façon d’ici à 2030.

«Plus d’humains sur les chantiers d’ici à 2050»

L’arrivée des robots maçons annonce-t-elle la lente mort des métiers du bâtiment? Le groupe britannique de construction Balfour Beatty est catégorique: «Il n’y aura plus d’humains sur les chantiers d’ici à 2050. Leur rôle sera de gérer plusieurs projets en même temps en accédant à des données et à des visualisations 3D et 4D du site. Les seules personnes qui auront accès aux chantiers seront équipées d’exosquelettes robotisés.» Fabio Gramazio tempère: «Les machines auront toujours besoin d’humains pour être efficientes. L’environnement est beaucoup trop complexe pour s’en passer complètement. En revanche, les profils des travailleurs changeront: il y aura par exemple davantage de programmeurs.»

Balfour Beatty prédit également l’arrivée de drones sur les chantiers. Fabio Gramazio rejoint la société britannique sur ce point. «Imaginez: des centaines de drones virevoltant au-dessus d’un chantier, portant des pièces et les plaçant au bon endroit. Plus besoin de grues!»

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