Impression 3D, robotique et industrialisation : les nouveaux procédés constructifs pilotés par l’IA

La transformation numérique du BTP ne se limite pas à la gestion de projet ou à la planification. Elle passe aussi par l’adoption de nouveaux procédés constructifs qui intègrent la robotique, l’impression 3D et l’industrialisation hors site. Ces technologies, souvent couplées à l’intelligence artificielle (IA), répondent aux défis de productivité, de pénurie de main‑d’œuvre et de réduction de l’empreinte carbone. Alors que certains acteurs en sont encore à des expérimentations, des concurrents comme Bouygues Construction et Vinci Construction ont déjà livré des projets emblématiques.

Voir notre graphique de positionnement des entreprises du BTP en termes de maturité IA :

*Palmer Research basée sur des données croisées

L’impression 3D : du prototype au chantier

Les premiers projets en France

L’un des premiers exemples médiatisés d’impression 3D en France est la maison Yhnova, réalisée en 2017 à Nantes. Ce projet, mené par l’Université de Nantes en partenariat avec Bouygues Immobilier Grand Ouest, a utilisé un robot à 7 axes pour imprimer des murs en polyuréthane servant de coffrage à une dalle en béton. Il s’agit de la première maison imprimée occupée au mondebouygues-construction.com. Cette initiative a montré la faisabilité du procédé mais a également révélé la nécessité d’industrialiser la fabrication hors site.

En 2020, Bouygues Immobilier et la start‑up néerlandaise CyBe ont construit à Harfleur « La Sphère », un bâtiment d’accueil dont les murs ont été imprimés sur place avec du béton. Le procédé a permis d’économiser 30 % de béton par rapport à une construction classique en réalisant des parois très fines. Ce gain de matière se traduit par une réduction des achats, des transports et des émissions de CO₂.

Industrialisation et normalisation

L’impression 3D ne se limite pas aux petites démonstrations. Des start‑ups comme XtreeE installent des unités de production de pièces imprimées en béton pour réaliser des éléments de façade, des poteaux et des passerelles. Leur usine fabrique les composants dans un environnement contrôlé, assurant une qualité répétable et réduisant le nombre de pièces à assembler sur chantier. Le projet Villaprint, mené pour le bailleur Plurial Novilia, vise à imprimer des murs pour cinq maisons individuelles. Ces projets illustrent la transition vers l’industrialisation : les éléments sont imprimés en usine, optimisés par des algorithmes de conception générative, puis montés sur site.

L’IA intervient à deux niveaux : elle optimise les formes (épaisseur variable, renforts localisés) pour réduire la quantité de matériau, et elle pilote la trajectoire du robot pour adapter la vitesse et la quantité de matière déposée en fonction de la géométrie. La conception générative permet de créer des formes biomimétiques ou organiques impossibles à réaliser avec des coffrages traditionnels, ouvrant la voie à des bâtiments plus performants et plus esthétiques.

Robotique et automatisation des tâches répétitives

La robotisation concerne aussi des tâches qui ne nécessitent pas d’impression 3D. Des entreprises comme Larsen & Toubro utilisent des robots de découpe pour planifier la découpe des barres d’armature. L’algorithme détermine les longueurs de coupe optimales et réduit les chutes de métal de plusieurs pourcents.

D’autres acteurs déploient des robots autonomes pour la pose de briques ou de blocs. Aux États‑Unis, des start‑ups comme Dusty Robotics et Doxel proposent des robots de layout et de contrôle qualité. Bien que ces solutions soient encore peu répandues en Europe, elles montrent que la robotisation du BTP se déploie rapidement et qu’elle s’appuie sur des algorithmes de vision pour se repérer dans l’espace.

Industrialisation hors site et logistique intelligente

La tendance à l’industrialisation est également visible dans la construction bois et modulaire. Vinci Construction met en avant des projets où les éléments sont fabriqués en usine puis assemblés sur site. Par exemple, la tour Silva à Bordeaux utilise des façades en ossature bois préfabriquées afin de réduire le temps de chantier et les nuisances. Ce mode de production hors site nécessite une logistique précise que l’IA peut optimiser : planification du transport, coordination des grues et anticipation des retards météorologiques.

L’IA aide aussi à cartographier et préparer le terrain. La start‑up Exodigo, partenaire de Vinci, fusionne les données de radars, d’ondes électromagnétiques et de LiDAR pour créer une cartographie des réseaux enterrés. Cette technologie réduit les risques d’endommagement des canalisations, améliore la planification des fouilles et évite des arrêts de chantier coûteux.

Procédés innovants sur les chantiers

Compactage guidé par GPS et photogrammétrie

Les travaux de terrassement bénéficient aussi de l’IA. Des solutions de guidage GPS et de compactage intelligent permettent aux conducteurs de suivre un plan numérique et de contrôler le nombre de passes. Des entreprises concurrentes équipent leurs compacteurs de capteurs qui enregistrent la position et la compacité pour générer un modèle 3D du sol. Ces informations servent à optimiser la consommation de carburant et à garantir la qualité des fondations.

Le géoréférencement des tranchées est un autre exemple : une application mobile couplée à un récepteur GNSS permet de capturer des photos et de créer un nuage de points en 3D. En reliant ces données à la maquette BIM, les équipes disposent d’une documentation précise et réduisent la nécessité d’interventions topographiques.

Impression 3D dans les travaux publics

La construction additive ne se limite pas aux bâtiments. Des projets de ponts et de structures d’infrastructure voient le jour. À l’approche des Jeux olympiques de Paris 2024, des entreprises ont imprimé des passerelles en béton grâce à la technologie d’XtreeE. Ces ouvrages démontrent que l’impression 3D peut s’appliquer à des structures porteuses et qu’elle réduit le gaspillage de coffrage et de béton.

Impact environnemental et réduction des déchets

L’intérêt principal de ces nouveaux procédés est environnemental. L’impression 3D et la fabrication hors site permettent d’optimiser la forme des éléments, de réduire les rebuts et de travailler avec des formulations de béton bas carbone. Dans le cadre du projet La Sphère, la réduction de 30 % du volume de béton montre que la conception générative peut diminuer significativement l’empreinte carbone d’un projet.

L’industrialisation hors site améliore également la sécurité et le confort des salariés en transférant les tâches pénibles en usine. Les ateliers bénéficient d’un contrôle qualité renforcé et d’une gestion des déchets plus efficace.

Défis et perspectives

Malgré les réussites, plusieurs obstacles demeurent. Les normes et les réglementations ne sont pas encore adaptées à des structures imprimées, ce qui ralentit les projets à grande échelle. Les investissements nécessaires pour acquérir des robots et former les équipes sont importants. De plus, la chaîne d’approvisionnement doit évoluer : la fourniture de matières premières (poudre ou béton spécial) et la disponibilité de pièces de rechange influencent la rentabilité.

L’intégration de l’IA implique aussi une collecte de données rigoureuse. Les équipes doivent apprendre à modéliser les pièces imprimées dans le BIM, à calculer les temps de cycle et à analyser la performance des robots. Enfin, l’acceptation par les clients et les utilisateurs finaux reste un enjeu : ils doivent être convaincus de la fiabilité et de la durabilité de ces nouvelles techniques.

Conclusion

Les procédés constructifs innovants – impression 3D, robotique, fabrication hors site – transforment le secteur du BTP. Portés par des entreprises comme Bouygues Construction, Vinci Construction et un écosystème de start‑ups, ils permettent d’optimiser les formes, de réduire les déchets et d’améliorer la productivité. L’IA joue un rôle central dans la conception générative, le pilotage des robots et la logistique. Malgré des défis réglementaires et organisationnels, ces technologies ouvrent la voie à une construction plus efficace, plus durable et plus sûre. Les acteurs qui sauront les intégrer à grande échelle disposeront d’un avantage compétitif considérable dans la course à la transition écologique et numérique du BTP.