Coulant des couches de béton comme des rangées de dentifrice, une imprimante 3D de taille industrielle a continué cette semaine à ajouter un deuxième étage à une maison de Houston qui sera la première structure imprimée à plusieurs étages aux États-Unis.

En plus de cette réalisation, les concepteurs Leslie Lok et Sasa Zivkovic, professeurs adjoints d'architecture au Collège d'architecture, d'art et de planification (AAP) et codirecteurs du bureau de conception HANNAH, affirment que la maison unifamiliale à deux étages est démontrant des processus de construction innovants qui peuvent être étendus à des développements multifamiliaux et à usage mixte, aidant à résoudre les pénuries de logements.

Leur conception hybride, la première du genre, relie des éléments structurels composés de béton imprimé en 3D à une charpente en bois conventionnelle représentative de la plupart des constructions résidentielles américaines. La combinaison montre comment chaque matériau peut être utilisé là où il fonctionne le mieux, avec un minimum de déchets, pour créer des bâtiments efficaces, résistants aux événements météorologiques de plus en plus intenses et potentiellement plus abordables.

"Notre approche de construction hybride crée un système de construction qui est structurellement efficace, facilement reproductible et matériellement réactif", a déclaré Lok. "Le projet met également en évidence le potentiel de conception passionnant des composants architecturaux personnalisés en masse pour répondre aux besoins des propriétaires et simplifier l'intégration des systèmes de construction."

Zivkovic a ajouté :"Ces efforts de conception visent à accroître l'impact, l'applicabilité, la durabilité et la rentabilité de l'impression 3D pour les futurs bâtiments résidentiels et multifamiliaux aux États-Unis."

Le 12 septembre, les membres des médias ont été invités à observer les progrès de l'impression de la maison de trois chambres et trois salles de bains qui comprendra également un garage pour deux voitures et une cheminée de 40 pieds, faisant de la maison l'une des plus hautes structures imprimées à jour.

La maison est construite en partenariat avec PERI 3D Construction, qui a réalisé six structures imprimées en 3D aux États-Unis et en Europe ; CIVE, entrepreneur en ingénierie et conception-construction basé à Houston ; et d'autres partenaires de l'industrie du bâtiment. L'équipe du projet continue de rechercher des collaborateurs et des sponsors de l'industrie.

Pour Lok, qui dirige le Rural-Urban Building Innovation Lab à l'AAP, et Zivkovic, qui dirige le Robotic Construction Lab, le projet est le dernier à émerger d'années de recherche sur le potentiel de l'impression 3D pour permettre une "personnalisation de masse" sans augmenter les coûts. Ils ont déjà expérimenté une conception hybride utilisant du béton imprimé en 3D et du bois recyclé pour le projet Ashen Cabin dans le nord de l'État de New York. L'installation HoloWall de Lok sur le Arts Quad a exploré la personnalisation à l'aide de matériaux de construction non uniformes et d'outils de modélisation numérique. Les recherches antérieures de Zivkovic impliquent le développement de nouvelles méthodes d'impression de béton et de composants en bois fabriqués de manière robotisée.

Le projet de Houston de 4 000 pieds carrés progresse à plus grande échelle, ce qui nécessitera une autre "première" américaine - un déplacement du grand portique supportant l'imprimante, mesurant environ 60 pieds de long, 30 pieds de large et 30 pieds de haut, pour compléter la structure.

À travers divers systèmes - de l'isolation en mousse pulvérisée à un système de chauffage, de ventilation et de climatisation plus commun aux bâtiments commerciaux - les concepteurs disent que la maison intègre des processus de conception et de construction bien adaptés aux développements multifamiliaux qui seront nécessaires pour augmenter la capacité de logement dans des villes à croissance rapide comme Houston.

Les concepteurs ont déclaré que leur approche pourrait également accélérer les délais de construction et réduire les coûts, car les imprimantes à béton peuvent être exploitées par aussi peu que trois ou quatre personnes. Il minimise également les déchets, car les matériaux peuvent être mélangés à la demande et imprimés uniquement pour les sections structurellement importantes, et peuvent intégrer plus efficacement l'ossature en bois dans une conception modulaire.

"Outre la technologie d'impression, l'intégration de l'impression avec la conception des bâtiments et les matériaux de construction, et la rationalisation du processus de construction sont des aspects importants dans la réalisation d'un tel projet", a déclaré Zivkovic. "Nous utilisons ce projet pour démontrer comment l'impression 3D est non seulement prête pour le marché, mais aussi capable de construire une architecture bien conçue et performante."

Pour la maison de Houston, le matériel imprimé est d'origine locale et utilise du ciment à empreinte carbone réduite, un mélange pouvant inclure des cendres volantes, des scories et d'autres sous-produits industriels. Les concepteurs collaborent avec des collègues du College of Engineering sur la recherche relative aux matériaux de construction respectueux de l'environnement, y compris le potentiel du béton à stocker le méthane, un puissant gaz à effet de serre. La charpente en bois, quant à elle, est une ressource renouvelable mais est souvent issue de monocultures forestières et peut être transportée sur de longues distances.

Lok et Zivkoviv ont déclaré que la maison de Houston optimise l'utilisation des deux matériaux tout en tirant mieux parti de leur potentiel de conception que de nombreuses structures limitées à un seul d'entre eux.

"Il n'y a pas de conception là-bas", a déclaré Lok, "qui pense à un logement multifamilial utilisant ces deux systèmes ensemble." + Explorer plus loin

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