Contact : Jean-François Caron

Olivier Baverel, Jean-françois Caron, Cyril Douthe, Romain Mesnil, Léo demont

Après avoir radicalement transformé les univers de la conception et de la fabrication dans des secteurs comme l’automobile et l’aéronautique, le numérique est appelé à entrer en force dans le secteur de la construction. L’équipe MSA s’est fortement positionnée sur les nouveaux process de construction robotisée. Les recherches s’organisent autour deux thèmes majeurs, préfabrication industrielle et impression 3D, et autour de la plateforme technologique Build’In, (financement Sesame 2017) intégrant 3 grands robots 6 axes (2,5m de portée), des imprimantes 3D grande échelle (béton et thermoplastique), des caméras, scanner, autre outils et jumeaux numériques.

Impression 3D béton

La recherche s’articule autour de 3 thèmes principaux, le renforcement, la métrologie et l’optimisation des formulations.

• Renforcement par fibrage de l’impression 3D de mortiers (brevet, Caron 2021) : Il s’agit de renforcer en continu le cordon imprimé par des fibres longues « tirées » par le flux de mortier (Flow Based Pultrusion). 3 thèses (N. Ducoulombier  2020 , L. Demont 2023, V.de Bono 2021-2024) ont permis de réaliser puis d’améliorer le premier prototype d’imprimante pour un  un taux de 1 à 2% de fibres en volume (Demont 2023)

• Métrologie du béton au très jeune âge :  un enjeu stratégique pour qualifier une impression et progresser vers des processus de certification. Deux des tests développés sont aujourd’hui reconnus par  la RILEM et diffusés dans d’autres laboratoires étrangers, le Slug test [Ducoulombier 2021] et le pocket vane [Demont 2023]

• Optimisation de formulations :
  • La thèse de W.Jin (démarrée en 2021), en co-tutelle avec ECTS Montreal, s’emploie à mettre au point via l’IA, des formulations à faible impact, en utilisant des mortiers LC3 (ETHZurich), constitués de clinker, métakaolin (argile calcinée) et de calcaire. [Jin 2024]
  • L’impression de géopolymères (thèse J.Archez, 2020) en collaboration avec l’Andra et l’univ. de Limoges a mis au point une formulation brevetée pour des colisages de déchets radioactifs innovants. [Archez 2021]
  • La thèse de Victor de Bono en collaboration avec XtreeE a permis de diminuer l’impact des mortiers d’impression grâce à l’optimisation du squelette granulaire en reprenant les modèles de de Larrard. Des mortiers à 150 kg de ciment/m3 sont aujourd’hui imprimables. [De Bono 2023]

Construction 4.0 et préfabrication  

La nécessité de construire plus, mieux et avec moins de moyens, amène à reconsidérer la préfabrication comme solution pour des structures plus vertueuse, via le prisme du numérique et de la construction robotisée.

• Projet DiXite : projet I-Site, Digital Constuction Site, 2017-2022, a été piloté par MSA (partenaires LIGM, LATTS and Lab’Urba Laboratories, CNRS, UGE-ENSG/ ESIEE/EAVT, et a permis en parallèle de structurer les recherches de l’I-SITE Future sur la construction digitale, les modèles (urbains, bâtiments, sociologiques, mécaniques, ACV, gestion de big data…) et les outils (robots, impression 3D, drones, capteurs, calculateurs et intelligence artificielle…). 6 projets, 5 thèses et postdocs ont été effectuées (détails sur https://dixite.future-isite.fr/).
• Poutre Béton armé optimisée : une collaboration avec ISC-Vinci (thèse S. Maitenaz 2018-2022 [Maitenaz et al 2024]) a permis un gain de 30 à 40% de ciment sur une poutre en béton armé (BA) grâce à un modèle bielle/tirant original et des évidements obtenus via un process robotisés. ISC-Vinci met en œuvre de tels éléments sur des chantiers 2023-2024.

fabrication des poutres dans la cellule robotique Build’in et mise en oeuvre sur chantier.

• Projet LIAISON :  Projet Européen Horizon, Liaison ou Lowering transport envIronmentAl Impact along the whole life cycle of the future tranSpOrt iNfrastructure va permettre une mise en œuvre du concept étendu pour un ouvrage en Pologne. 

impression de coffrages thermoplastiques

• Construire au Futur Habiter le Futur (CFHF) projet lauréat en 2019 du projet TIGA (Territoires d’Innovation de Grande Ambition » du Programme d’investissements d’avenir (PIA) : permet de financer des développements numériques, framework et jumeaux numériques des procédés de construction 4.0 développés pour en permettre la diffusion.

Numérisation de cages d’armatures pour alimenter le jumeau numérique de la poutre BA.