La première école imprimée en 3D au monde pourrait bientôt devenir une réalité | Innovation

Lorsque Covid-19 finira par disparaître, les enfants à travers l’Amérique s’agiteront à nouveau dans les salles de classe, siroteront des fontaines à eau dans les couloirs et rebondiront dans les gymnases au sol brillant. Mais dans le monde, plus d’un quart de milliard d’enfants n’ont aucun accès à l’école, virus ou pas de virus.

Maggie Grout espère contribuer à changer cela. Grout, une étudiante en gestion d’entreprise et en entrepreneuriat à l’Université du Colorado, a lancé Thinking Huts, une organisation à but non lucratif pour construire des écoles imprimées en 3D, alors qu’elle n’avait que 15 ans. Adoptée dans un village rural de Chine, elle savait que tous les enfants n’avaient pas les privilèges qu’elle avait et elle voulait un moyen de l’aider. Elle a été inspirée de se tourner vers l’impression 3D après conversations avec son père, Harry Grout, l’un des fondateurs de MapQuest, sur la façon d’utiliser la technologie pour le plus grand bien. Maintenant, Thinking Huts est sur le point d’imprimer sa première école, dans la nation insulaire africaine de Madagascar. En cas de succès, il sera la première école imprimée en 3D au monde.

«Par rapport à la construction traditionnelle, les écoles imprimées en 3-D peuvent être construites en une fraction du temps tout en réduisant les déchets, car les murs sont en nid d’abeille et creux», explique Grout. « Un autre avantage est que l’impression 3D réduit considérablement les coûts tout en réalisant des économies d’échelle. »

Cela signifie que plus vous imprimez d’écoles, moins l’impression est chère, au fur et à mesure que le processus est perfectionné et que la technologie devient plus courante et donc moins chère. À l’heure actuelle, Grout s’attend à ce que l’école pilote coûte environ 20 000 dollars, soit la moitié de ce que les organisations à but non lucratif locales dépensent pour la construction d’écoles traditionnelles à Madagascar.

La construction devrait commencer cet été à Fianarantsoa, ​​une ville du sud de Madagascar avec une population d’environ 200 000 habitants. Le premier bâtiment, d’une superficie de 765 pieds carrés, sera construit sur le campus d’une université locale pour desservir une vingtaine d’étudiants en génie. Si tout se passe bien, Thinking Huts construira ensuite quatre écoles à Ibity, une zone rurale des hauts plateaux agricoles du centre du pays, à la mi-2022.

L’équipe a décidé de tester le projet dans une zone urbaine afin de pouvoir maîtriser le processus de la chaîne d’approvisionnement locale avant de le reproduire dans un endroit plus rural. Thinking Huts a choisi Madagascar en raison de sa stabilité, de son potentiel de croissance et des opportunités d’énergies renouvelables, ainsi que de ses connexions avec l’université locale de Fianarantsoa.

Autour de 1,3 million d’élèves du primaire du pays ne sont pas inscrits à l’école en raison de la surpopulation et du manque d’investissement dans les infrastructures éducatives, dit Grout. «Les futures écoles serviront en grande partie les élèves du primaire là où les besoins sont les plus grands», ajoute-t-elle.

Le bâtiment de l’école de Fianarantsoa a été conçu par le cabinet d’architecture Studio Mortazavi, basé à San Francisco et à Lisbonne, que Grout a choisi pour l’intérêt de ses fondateurs pour la construction durable. Chaque unité individuelle – ou «hutte» – est un polygone, avec deux entrées, deux salles de bains et un placard, avec un extérieur recouvert de motifs inspirés des textiles traditionnels de Madagascar. L’électricité pour la lumière et Internet provient de panneaux solaires. Les portes et les toits sont fabriqués à partir de matériaux locaux, tels que l’étain corrugué et le bois sculpté par des artisans, tandis que les murs extérieurs peuvent être équipés de poches pour permettre l’agriculture verticale ou de pieds pour servir de murs d’escalade pour les enfants. Plutôt que le gris béton typique, les huttes seront d’un brun rougeâtre gradué, comme la plupart des bâtiments de Fianarantsoa. «Nous voulons que le bâtiment soit camouflé dans son habitat naturel», a déclaré l’architecte Amir Mortazavi. Résumé architectural.

Pour la construction proprement dite, un matériau semblable au ciment sera évacué comme le glaçage d’une poche à douille, formant des couches qui s’accroissent vers le haut pour devenir des murs. Hyperion Robotics, une société basée à Helsinki qui fabrique à la fois des éléments de construction imprimés en 3-D et loue et vend des imprimantes 3-D, fournit une imprimante. Hyperion a utilisé ses imprimantes de 6,5 pieds de haut pour construire des colonnes et des fondations pour les bâtiments; l’entreprise a également Corail imprimé en 3-D pour reconstruire les récifs décimés. Une fois les travaux commencés, les architectes s’attendent à ce que la construction de l’école pilote prenne moins d’une semaine, y compris les travaux de plomberie et d’électricité, par rapport au processus de plusieurs mois ou années qui se produirait normalement.

En raison de leur forme en nid d’abeille, les huttes peuvent s’emboîter comme une ruche et s’agrandir pour répondre aux besoins croissants. L’imprimante 3-D peut être laissée sur place, pour que les travailleurs locaux ajoutent de nouvelles huttes au besoin. Dans le cas de l’école pilote, les élèves ingénieurs apprendront à travailler eux-mêmes sur l’imprimante.

« L’impression 3D de construction a évolué de manière très impressionnante,«  dit le co-fondateur et PDG d’Hyperion, Fernando De Los Rios. « Nous pouvons déjà voir des projets dans le monde entier où des imprimantes 3D à grande échelle construisent différentes structures, des petits éléments en béton à des bâtiments entiers à plusieurs étages et même des ponts.« 

En effet, un certain nombre de ponts imprimés en 3D ont fait leurs débuts au cours des cinq dernières années, notamment une courte travée en acier aux Pays-Bas et un passage pour piétons en béton ondulé à Shanghai. Le plus grand bâtiment imprimé en 3D au monde a ouvert ses portes à Dubaï en 2019, un bureau de deux étages de plus de 9 mètres de haut.

De Los Rios envisage un avenir où les imprimantes 3D automatisées pourront prendre la tête des projets de construction. «Les chantiers de construction ressembleront à des chaînes de montage in situ massives, avec un processus plus propre et plus sûr où les humains se chargeront simplement de surveiller le processus», dit-il.

La pandémie de Covid-19 a été un énorme défi, admet Grout. Elle n’a pas pu se rendre à Madagascar et a donc communiqué à distance avec les parties prenantes locales. La collecte de fonds a également été une lutte, comme cela a été le cas pour les organismes sans but lucratif du monde entier; Grout a amassé environ la moitié de son objectif de 350 000 $. La logistique de la construction dans les zones rurales, en particulier là où l’accès à Internet fait défaut et est difficile à installer, sera un défi à l’avenir.

Parce qu’il est si nouveau – la construction 3D n’a vraiment pris de l’ampleur qu’au cours de la dernière décennie – ce type de construction n’a pratiquement pas été testé dans des contextes réels, déclare Olaf Diegel, professeur d’ingénierie à l’Université d’Auckland en Nouvelle-Zélande, qui étudie la technologie. «Le fait de parler de construction à bas prix énormément moins cher n’a pas encore été prouvé dans le monde réel», dit Diegel. «Une partie du défi est que la fabrication des murs, imprimés ou non, ne représente qu’un petit pourcentage du coût de fabrication d’une maison.»

L’endroit le plus évident où la construction imprimée en 3-D ajoute de la valeur, dit Diegel, est la création de structures dans des zones de danger, naturelles ou autres, où les robots peuvent faire le travail plutôt que les humains. Jusqu’à présent, les applications quotidiennes de l’impression 3D dans la construction, comme dans les écoles, restent pour la plupart théoriques. «Il y a eu littéralement des centaines de structures en béton imprimées en 3D dans le monde, mais presque toutes, à ce jour, ont été des démonstrateurs technologiques plutôt que de véritables maisons de production», dit-il. « J’adore la technologie et je pense qu’elle a un énorme potentiel dans la région,«  Diegel dit, mais comment cela fonctionne dans un scénario donné est attentiste.

Grout vise à faire passer la construction 3D de la théorie à la réalité. En identifiant et en résolvant les problèmes au fur et à mesure qu’ils surviennent, elle espère rationaliser le processus de construction. En fin de compte, elle rêve d’apporter une école imprimée en 3-D à toute communauté dans le monde qui en a besoin. Thinking Huts envisage des projets avec une communauté au Zimbabwe et un camp de réfugiés au Malawi.

«Si tout se passe comme prévu», dit-elle à propos du pilote, «nous serons ouverts au début de la nouvelle année avec des cours en session.»