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Concevoir et produire : le BIM permet désormais l’impression de bâtiments

On connaît l’intérêt du BIM dans la conception d’ouvrages. On connaît également l’aide précieuse qu’apporte le BIM à leurs exécutions.   Mais ce qu’on sait moins, c’est que le BIM permettra sans doute de mettre en œuvre de nouveaux outils sur le chantier. C’est ce que vient de prouver l’université de Californie du Sud (University of South California).

L’université est parvenue à réaliser une véritable impression 3D du gros œuvre pour dizaine de maison de 200 m2, à partir d’une maquette numérique. L’imprimante, dont on imagine aisément les grandes dimensions, est en réalité une sorte de pont roulant qui permet le déplacement d’une buse déposant couche par couche du béton dont la fluidité et le débit sont ajustés à la précision voulue pour le tracé.

portique impression 

L’inventeur de cette technologie, Behrokh Khoshnevis, professeur à l’USC spécialisé dans les procédés et les systèmes industriels, l’a baptisée « Contour Crafting ».

Cette technologie présente des avantages techniques dont rêvent tous les acteurs de la construction.

Les murs imprimés ne sont pas entièrement remplis de béton, mais sont constitués, pour chaque couche, de deux bandes rectilignes constituant les parois, reliées par des bandes triangulées.

bandes

Un tel tracé permet au mur une économie de matière, et donc de masse, de l’ordre de 70%. Par ailleurs, l’université a testé la résistance à la compression de ce type de mur et est arrivé à un résultat remarquable de 70 MPa, contre 20 à 50 MPa pour un mur fabriqué en techniques traditionnelles. La performance structurelle est donc démontrée.

L’exécution d’un bâtiment à l’aide de cette technologie permet également de limiter les aléas de chantier, les coûts de non-qualité (qui sont estimés à environ 8% du chiffre d’affaire du secteur en France), le gaspillage, et résout de grands problèmes d’ordre organisationnel, environnementaux etc.

Par ailleurs, la précision millimétrique permise par le procédé robotisé permet également d’envisager des niveaux de finition que les architectes n’oseraient rêver.
Ces avantages, débouchent sur des coûts de constructions exceptionnellement bas, assortis de délais d’exécution records. Le gros œuvre de dix maisons de 200m2 chacune a ainsi pu être exécuté en une journée seulement, pour un coût de 5000$ environ par maison.

L’université rêve d’une application à plus grande échelle dans les 2 prochaines années, et pourquoi pas, un jour dans l’espace, puisque la NASA finance une partie du programme de recherche.

Mais cette technique de construction fait débat. Combien d’emplois pourraient être perdus à cause de la robotisation de la construction ? La production de bâtiments en série ne fait-elle pas craindre un préjudice architectural et urbain ?
Il n’en reste pas moins que l’avancée est notable, et n’est pas sans rappeler certaines utopies, dont une représentation datant de 1910, de l’architecte imaginé en 2000 par le peintre Villemard.

villemard

 

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BIM : DE LA CONCEPTION A L’EXPLOITATION

Aujourd’hui, la maquette numérique devient un support incontournable des études. Dans ce contexte, de nombreuses entreprises développent le BIM en adaptant son mode de fonctionnement afin que son utilisation soit optimale de la phase conception à l’exécution des projets et également pendant l’exploitation des bâtiments.

BIM & CONCEPTION

  • Créer des objets paramétriques

Le BIM repose sur la création d’objets caractérisés par leurs propriétés et leurs relations avec les autres éléments. Ainsi, toute modification est intégrée dans l’élément modifié mais aussi dans tous les objets qui lui sont liés. Grâce à ces objets paramétriques, les ingénieurs ont accès aux données et tailles géométriques des éléments directement à partir des modèles 3D ce qui permet des calculs de dimensionnement et des analyses plus rapides.

  • Optimiser la conception

L’utilisation du BIM permet d’explorer plusieurs options de conception avant que les décisions soient prises. Grâce au modèle 3D permettant de visualiser ces options, les clients peuvent alors prendre des décisions rapidement afin de déterminer la conception optimale.

  • Coordonner et Collaborer

Le BIM offre une approche du projet basée sur un modèle 3D  permettant de garder les données cohérentes entre les différentes disciplines, ce qui rend plus facile pour les concepteurs et les ingénieurs de coordonner tous les éléments de la conception. De plus, les sous-traitants peuvent coordonner la conception de leurs systèmes. Cette coordination précise permet notamment de détecter les collisions entre les différents systèmes ce qui permet de réduire les coûts et d’améliorer l’efficacité de la conception. L’utilisation du BIM permet donc une meilleure collaboration entre les intervenants grâce à l’utilisation d’un même modèle 3D, simultanée ou non.

  • Faciliter l’extraction de données

Le modèle numérique conçu avec un logiciel de BIM permet, à toutes les étapes du projet, d’effectuer des visualisations plus précises pour les maîtres d’ouvrages, les maîtres d’œuvre, les ingénieurs, …. Les logiciels BIM permettent de générer des plans 2D (plans de niveaux, coupes, …) cohérents entre eux et reflétant parfaitement le modèle virtuel. Les quantités et les coûts de construction peuvent également être extraits ce qui permet d’avoir un retour rapide sur les conséquences budgétaires d’une modification ou d’une variante. De plus, les analyses et simulations des performances environnementales et énergétiques du bâtiment étant facilitées, elles peuvent être réalisées très tôt dans l’étude ce qui permet une optimisation.

BIM & EXECUTION

  • Optimiser les calendriers de construction

Les logiciels BIM permettent de créer des modèles de l’ensemble du chantier, de développer le séquençage de la construction synchronisée, de coordonner la livraison des matériaux. En effet, le modèle 3D permettant l’extraction de tous les matériaux et ressources nécessaires à chaque étape du projet, il est plus facile de planifier les livraisons et les commandes sous-traitants peuvent être effectuées avec plus de précision.

  • Minimiser les problèmes de construction et améliorer l’efficacité du chantier

Le modèle 3D conçus avec les logiciels BIM peut être utilisé pour identifier et résoudre systématiquement les interférences étage par étage. De plus, la conception et la construction peuvent être synchronisées grâce au 4D  qui ajoute la dimension temps au modèle 3D. Par ailleurs, les modifications étant reportées en temps réel grâce aux objets paramétriques, leurs conséquences peuvent être visualisées sur le modèle 3D.

  • Réduire les déchets

Le processus BIM a contribué à accroître la précision dans les processus de préfabrication et ainsi la réduction des déchets de matériaux notamment.

BIM & EXPLOITATION

Les propriétaires du bâtiment ont accès aux différentes informations collectées durant la construction puisqu’elles sont insérées au modèle 3D. Le BIM permet d’intégrer dans le modèle des systèmes de gestion des installations pour les suivre sur le cycle de vie du bâtiment. Cela permet aux utilisateurs du bâtiment d’utiliser le modèle original pour les travaux d’entretien, les rénovations et les ajouts futurs.

 

Références : http://www.objectif-bim.com/

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