Récemment, le premier pont paysager imprimé en 3D de Chine a été officiellement inauguré et ouvert au public dans l’espace vert central de Taopu, district de Putuo, à Shanghai. Ce pont métallique doré en forme de S, long de 15,25 mètres, large de 3,8 mètres et haut de 1,2 mètre, repose comme un ruban soyeux au-dessus d’un cours d’eau sinueux. La conception a duré plus de six mois et a subi des centaines de modifications, tandis que l’impression 3D proprement dite n’a nécessité que 35 jours pour être réalisée d’un seul tenant. Ce n’est pas seulement un pont paysager, mais aussi une expérience innovante en matière de technologie de construction, marquant une avancée majeure pour la Chine dans le domaine de l’impression 3D architecturale.

Les « trois montagnes » de la construction traditionnelle de ponts

En tant qu’élément central des infrastructures, les ponts dépendent depuis des siècles du coffrage et du ferraillage manuel pour leur construction. Le modèle traditionnel est confronté à trois obstacles majeurs :

Longue durée : la construction d’un pont paysager de 15 mètres, de la conception à la réalisation, prend généralement deux à trois mois, avec des processus complexes et une forte dépendance aux conditions météorologiques.

Contraintes de forme : les techniques traditionnelles reposent sur des coffrages, rendant difficile la réalisation de surfaces tridimensionnelles complexes et de formes fluides libres, limitant ainsi l’imagination des architectes.

Gaspillage de matériaux : le coffrage génère une grande quantité de déchets de construction, avec un faible taux d’utilisation des matériaux et des émissions de carbone élevées, ce qui va à l’encontre du développement vert.

Chen Xiaoming, ingénieur en chef adjoint du Shanghai Construction Group, a souligné : « Une telle surface tridimensionnelle ne peut être réalisée avec les techniques traditionnelles. La technologie d’impression 3D a rendu possible ce qui était autrefois impossible. »

Un saut paradigmatique du « travail manuel » à l’« impression robotisée »

« Cerveau » : système robotique d’impression 3D composite à portique

Le « héros dans l’ombre » de ce pont est le système robotique d’impression 3D composite à portique développé par la filiale mécanique du Shanghai Construction Group. Ce système se compose principalement d’une structure de portique à trois axes, d’un robot industriel haute précision à six axes et d’un dispositif d’extrusion à grande vitesse (buse à commande numérique), permettant une impression 3D plus précise, de plus grandes dimensions et une plus grande variété de structures spatiales.

Le processus d’impression est comparable à une « superposition » couche par couche : chaque couche nécessite 8 heures pour une épaisseur de 4 mm. Comme chaque couche mesure 15 mètres de long, un refroidissement inégal du matériau peut facilement provoquer des fissures thermiques et des déformations thermiques. L’équipe de construction a adopté des procédés tels que le « préchauffage avant impression et le maintien de la chaleur après impression » pour augmenter la température de l’espace de travail, garantissant ainsi une adhérence entre les couches atteignant 80 à 85 % de la résistance intrinsèque du matériau.

« Squelette » : matériau composite résine + fibre de verre en remplacement du béton

Contrairement aux ponts en béton traditionnels, ce pont utilise un matériau composite à base de résine et de fibre de verre, et non du béton ou de l’acier. Après près d’une centaine d’essais d’impression et des optimisations continues, l’équipe a finalement choisi d’ajouter une proportion déterminée de fibre de verre et de matériaux anti-vieillissement à l’ASA (un plastique technique de haute performance).

Ce matériau innovant présente une excellente résistance aux intempéries, un module d’élasticité élevé, une limite d’élasticité élevée et une résistance élevée aux chocs. Il peut supporter une exposition prolongée au soleil et à la pluie, tout en répondant aux normes doubles des matériaux d’impression 3D et des matériaux de construction. Les tests montrent que le pont peut supporter simultanément le passage normal de 20 adultes, avec une durée de vie prévue de 30 ans sans entretien particulier.

« Efficacité » : 35 jours d’impression contre deux à trois mois pour les méthodes traditionnelles

De la conception à l’impression finale, ce pont a établi une nouvelle vitesse de construction pour les grands ponts paysagers. La conception a duré plus de six mois et a subi des centaines de modifications, tandis que l’impression proprement dite n’a nécessité que 35 jours pour être réalisée d’un seul tenant. En comparaison, la construction d’un pont paysager de taille similaire avec des méthodes traditionnelles prend deux à trois mois.

Pendant le processus de construction, deux bras robotiques à six axes ont travaillé en synergie pour imprimer tous les composants principaux. Cette méthode de construction robotisée a non seulement permis d’économiser environ 50 % des coûts de main-d’œuvre, mais a également considérablement amélioré l’efficacité de la construction. Le produit imprimé en 3D, d’un seul tenant, a été transporté par conteneur sur le site et installé en seulement un à deux jours.

Un saut historique du « travail intensif » à la « technologie intensive »

Résoudre la pénurie de main-d’œuvre dans le secteur de la construction

Avec l’épuisement progressif du dividende démographique, la pénurie de main-d’œuvre dans le secteur de la construction devient de plus en plus préoccupante. Grâce à son automatisation et à sa grande efficacité, la technologie d’impression 3D pourrait permettre aux entreprises de construction d’économiser jusqu’à 50 % des coûts de main-d’œuvre, devenant ainsi une voie technologique importante pour atténuer la pression sur le marché du travail.

Taux d’utilisation des matériaux proche de 100 %, réduction des émissions de carbone de plus de 60 %

La construction traditionnelle de ponts consomme de grandes quantités d’acier et de béton, tandis que le nouveau matériau composite utilisé pour le pont imprimé en 3D peut remplacer les matériaux de construction traditionnels, réduisant ainsi la dépendance aux ressources naturelles. Pendant le processus de construction, le taux d’utilisation des matériaux est proche de 100 %, avec pratiquement zéro déchet, et les émissions de carbone sont réduites de plus de 60 % par rapport aux méthodes traditionnelles, conformément à la stratégie nationale « double carbone ».

Libérer la liberté de conception et redéfinir l’esthétique architecturale

La technologie d’impression 3D permet aux surfaces libres et aux formes complexes imaginées par les architectes de passer des plans à la réalité. Ce pont présente une belle forme tridimensionnelle courbe, créant une morphologie changeante et dynamique. Chen Xiaoming estime que les avantages de la technologie d’impression 3D résident dans la décoration architecturale, permettant de mieux mettre en valeur l’aspect artistique des bâtiments.

Du « cas isolé » à la « mise à l’échelle »

Une solution technique reproductible et généralisable

Xu Zheng, secrétaire du comité du Parti et président du Shanghai Construction Group, a déclaré lors de la cérémonie d’inauguration que ce pont imprimé en 3D « fournit une solution technique reproductible et généralisable pour les futures constructions d’infrastructures ». Il est à noter que le Shanghai Construction Group a accumulé une riche expérience dans le domaine de la construction par impression 3D, ayant déjà réalisé plusieurs projets, dont le pont imprimé en 3D de Quanzhou et le plus long pont imprimé en 3D du monde à Chengdu, favorisant ainsi le passage de la technologie de fabrication additive du « cas isolé » à une application à grande échelle.

Extension des ponts paysagers aux ouvrages municipaux

Actuellement, l’application de l’impression 3D dans le domaine des ponts s’étend des ponts paysagers aux ouvrages municipaux. Parallèlement, le projet d’espace vert public de Nangiaoyuan, dans le district de Fengxian à Shanghai, construit une passerelle piétonne en béton imprimé en 3D avec coffrage perdu, d’une longueur totale de 66,8 mètres et d’une portée libre de 34,0 mètres. Une fois achevée, elle deviendra la plus grande portée au monde pour une structure imprimée en 3D.

Du « pont imprimé » à la « maison imprimée » : une montée en gamme industrielle

Les experts du secteur soulignent que la technologie d’impression 3D pourrait permettre aux entreprises de construction d’économiser jusqu’à 50 % des coûts de main-d’œuvre pour la construction de maisons, tout en réduisant les poussières et les déchets de construction sur site, conformément aux objectifs de construction verte et de développement durable. Des ponts aux maisons, des paysages à l’habitat, la technologie de construction par impression 3D ouvre un marché incrémental de plusieurs milliers de milliards de yuans.

Du premier pont en résine imprimé en 3D de Chine, inauguré en 2019 dans l’espace vert central de Taopu, au pont métallique doré champagne en forme de S, achevé en 2026 dans le même espace vert, la technologie d’impression 3D architecturale en Chine a parcouru un cycle complet, de la « validation en laboratoire » à l’« application en ingénierie ». 35 jours d’impression d’un seul tenant, 50 % d’économies de main-d’œuvre, 60 % de réduction des émissions de carbone, 30 ans de durée de vie – ces chiffres illustrent la transition du secteur de la construction chinois d’un modèle « à forte intensité de main-d’œuvre » à un modèle « à forte intensité technologique ».

Comme l’a déclaré le Shanghai Construction Group, ce pont imprimé en 3D n’est pas seulement un pont paysager, mais aussi une expérience innovante en matière de technologie de construction, fournissant une solution technique reproductible et généralisable pour les futures constructions d’infrastructures. Alors que les bras robotiques remplacent les ferrailleurs, que les matériaux composites remplacent le béton armé et que 35 jours remplacent deux à trois mois, la construction chinoise écrit un nouveau paradigme de « fabrication intelligente » qui lui est propre.