La robotisation de l’impression de terre crue en trois dimensions

Dès 2017, Élodie Paquet, maîtresse de conférences dans l’équipe ROMAS (Robots and Machines for Manufacturing, Society and Services) du LS2N (Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes), participe à YHNOVA. Il s’agit du premier habitat social bâti par un robot-imprimante 3D. Ce dernier fonctionnait en déposant trois couches de matériaux : deux de mousse expansive en polyuréthane (l’isolation), servant de coffrage pour une troisième de béton (la structure). « Notre réalisation a été saluée, mais on nous a aussi fait remarquer que les isocyanates présents dans notre mousse étaient des polluants potentiellement dangereux pour la santé », se souvient Élodie Paquet. Ni une ni deux, l’équipe de recherche se met en collaboration avec celle d’Arnaud Perrot de l’IRDL (Institut de Recherche Dupuy de Lôme) en quête d’un matériau plus durable. « Nous nous sommes finalement arrêtés sur la terre crue, qui a longtemps été utilisée en torchis ou en bauge dans des régions comme l’Alsace, la Bretagne et les Pays de la Loire », rappelle la chercheuse. Le béton n’a en réalité pris le monopole qu’après la fin de la Seconde Guerre mondiale, quand sa rapidité d’exécution permettait de reconstruire efficacement par-dessus les ruines.

Terre crue : la robotisation comme gage de simplicité d’utilisation

L’usage de terre crue souhaité par l’équipe d’Élodie Paquet et de Benoit Furet (LS2N) en 2017 suit un mouvement lancé la même année avec le Projet National Terre. Celui-ci vise en effet à redéployer à grande échelle la construction en terre crue. Mais qu’a donc ce matériau de si intéressant ? D’abord, un faible coût environnemental. L’énergie grise, c’est-à-dire l’énergie consommée durant l’ensemble du cycle de vie d’un matériau, incorporée dans une paroi de terre crue locale est ainsi près de 20 fois moindre que pour un matériau conventionnel ! Ensuite, la terre crue présente une inertie thermique et une capacité de régulation de l’humidité qui la rendent particulièrement attrayante au vu des vagues de chaleur dues au changement climatique. C’est pourquoi Élodie Paquet et son équipe l’ont sélectionnée pour leur projet JCJC « SmartAMP » financé par l’ANR (Agence nationale de la recherche), dans lequel il est question de développer la technologie pour imprimer des îlots de fraîcheur végétalisés. Le tout en collaboration avec l’école d’architecture de Nantes Université et l’École de design Nantes Atlantique.

« Nous avons eu l’idée de faire appel à la société SAPRENA pour réaliser le test sur l’île de Nantes », indique Élodie Paquet. Une entreprise inclusive spécialisée dans la création et l’entretien d’espaces verts, et dont 70 % des salariés sont des personnes en situation de handicap. Le robot capable d’imprimer de la terre crue en 3D reposait sur le concept « déplaçable et repositionnable ». Autrement dit, les membres de SAPRENA poussaient un chariot muni d’un mât vertical motorisé, portant lui-même un cobot polyarticulé – l’imprimante. « Cette expérience nous a également permis de valider la simplicité de prise en main de l’outil », souligne la chercheuse. « Aujourd’hui, nous nous focalisons sur la formation à l’impression robotisée dès le lycée. Nous organisons par exemple des travaux pratiques basés sur la terre crue, qui permettent d’illustrer notre propos sans risque majeur ». Dans la lignée de ces efforts, une bourse AMI (Appel à manifestation d’intérêt) « Bâtisseur » de 5 millions d’euros devrait mener au recrutement de trois nouveaux doctorants au sein d’équipes de recherche de Nantes Université dans les années à venir.