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«L'ère des robots constructeurs débute»

Fabio Gramazio, professeur d’architecture et de fabrication digitale à l’École polytechnique fédérale de Zurich, décrypte les mutations technologiques du secteur.

© Wikimedia

«Les robots et les architectes
sont amis.»

Tel pourrait être, en résumé, la philosophie de Fabio Gramazio. Né en 1970, cet architecte diplômé de l’École polytechnique fédérale de Zurich est à l’avant-garde de la fabrication numérique et robotisée, ce qui lui vaut une reconnaissance mondiale. En 2000, il fonde, avec Matthias Kohler, le cabinet Gramazio & Kohler, primé à de très nombreuses reprises. On leur doit des réalisations remarquables, comme le bâtiment Gantenbein Winery, à Fläsch, dont les façades ont été assemblées par des robots.

Gramazio & Kohler ont, notamment, reçu le Global Holcim Innovation Prize et l’Acadia Award for Emerging Digital Practice. Plus récemment, leur projet Mesh Mould de construction robotisée a obtenu le prestigieux Swiss Technology Award (2016) et le Concrete Innovation Award (2017).

En parallèle, Fabio Gramazio a ouvert en 2005 le premier laboratoire du monde dédié à l’architecture robotisée, à l’École polytechnique fédérale de Zurich. Ses recherches récentes sont décrites dans le livre The Robotic Touch: How Robots Change Architecture, publié en 2014.

Beaucoup de personnes estiment que le secteur de la construction vit une véritable révolution en entrant dans l’ère du 4.0. Est-ce vraiment le cas?

Nous sommes effectivement au milieu d’une très grande évolution. Exactement comme dans d’autres domaines, de la manufacture à la fabrication de voitures, l’industrie du bâtiment est en train de se digitaliser. De la conception à la réalisation des bâtiments, les données prennent une place de plus en plus importante.

Mais contrairement à d’autres domaines, comme les télécommunications ou l’industrie automobile, cette transformation semble moins visible dans le bâtiment. Les chantiers restent des chantiers…

Sur bien des points, la construction demeure un secteur archaïque. La transformation numérique arrive, mais elle arrive doucement. C’est une révolution lente. Deux raisons à cela: d’abord, le bâtiment est un domaine beaucoup plus complexe que l’industrie de produits manufacturés. Les voitures, par exemple, sont fabriquées à des millions d’exemplaires, ce qui permet d’éprouver de nouvelles technologies et de les rentabiliser. Dans la construction en revanche, chaque produit est le plus souvent unique. Dans ce contexte, il s’avère beaucoup plus difficile d’implémenter un nouvel outil digital et de le généraliser. Ensuite, le secteur dans son ensemble demeure dramatiquement frileux vis-à-vis des changements, ce qui ralentit l’arrivée des innovations.

Que va apporter la digitalisation au secteur de la construction?

Elle va permettre de fabriquer de meilleurs bâtiments, à un meilleur prix. Prenons l’exemple de la nature. Elle s’avère sous toutes ses formes extrêmement complexe. Et cette complexité possède un but: obtenir la plus grande efficience possible. C’est exactement ce que nous souhaitons faire dans le bâtiment. Mais il y a un hic: le cerveau humain peine à résoudre des problèmes ardus. En revanche les machines, elles, savent traiter de grandes quantités de données sans aucun problème. L’utilisation des datas va donc permettre d’améliorer l’efficience du secteur en utilisant, par exemple, moins de matériaux, en générant moins de déchets, tout en élaborant des structures beaucoup plus compliquées.

À mi-chemin entre l’objet architectural et l’oeuvre d’art, ces structures recouvertes de caoutchouc, imaginées par Gramazio & Kohler, ont été entièrement assemblées et collées par un robot. © Gramazio & Kohler

Pensez-vous que des entreprises purement numériques, comme Google, peuvent accélérer cette révolution, à l’image de Tesla qui a bouleversé une industrie automobile trop conservatrice?

C’est une excellente question. L’industrie du bâtiment étant très statique, on pourrait imaginer que de nouveaux acteurs entrent en jeu et introduisent les innovations nécessaires à la place des acteurs historiques. Mais je ne pense pas que ce sera le cas. La construction est un secteur beaucoup trop complexe pour cela, tellement plus que l’automobile. Pour y pénétrer, il faut de très bonnes connaissances et de l’expérience. Selon moi, les innovations proviendront davantage de start-up, qui vont agir en collaboration avec des grandes entreprises, que de nouveaux venus. Mais sait-on jamais... Je n’exclus pas qu’un géant comme Google investisse dans l’une de ces start-up, voire révolutionne le secteur de l’extérieur. Tout est possible.

Après la digitalisation, l’étape suivante sera l’automatisation de la construction quand des robots remplaceront les ouvriers sur les chantiers. Est-ce de la science-fiction?

Non. L’impression 3D, par exemple, est déjà utilisée à petite échelle, afin de pré-fabriquer des parties de bâtiments. Mais la robotisation se heurte également à la complexité du secteur. Les robots sont très performants pour travailler dans un environnement prévisible, comme une usine. Mais dans la construction, le changement est permanent. Les chantiers évoluent chaque jour, ce qui rend difficile leur automatisation.

Pourtant dès les années 1990, des architectes japonais et coréens ont utilisé des robots sur leurs chantiers…

C’est exact, mais ce fut un échec. Ils ont fait, selon moi, deux erreurs. La première c’est qu’ils n’ont pas pensé à la valeur ajoutée. Leurs machines se sont révélées trop grosses et trop chères pour réellement concurrencer les ouvriers. Et sans avantage concurrentiel, point d’avenir. La seconde erreur, qui n’en est pas une, c’est tout simplement que c’était trop tôt. Les technologies n’étaient pas encore prêtes. En matière de robots, les années 1990 s’apparentent à la préhistoire par rapport à aujourd’hui. Désormais, les technologies sont plus matures. Nous commençons à entrer dans l’ère des robots constructeurs.

Revenons à l’impression 3D. Généralement, elle est utilisée avec du plastique. Verra-t-on bientôt des maisons en plastique?

Non, mais il ne s’agit pas d’un problème de matériau. En théorie, l’impression 3D permet d’imprimer n’importe quel matériel, notamment des métaux. C’est donc une technologie très prometteuse pour la construction. Mais il existe deux limites: d’abord il s’agit d’un processus lent et cher. Or les bâtiments sont très grands. Il faudrait énormément de temps pour construire une tour avec une imprimante 3D.

Ensuite, il y a un problème de résolution. Jusqu’ici, ces machines impriment ligne par ligne ce qui donne un aspect visuel assez peu esthétique. Pour toutes ces raisons, nous avons décidé, mon associé Matthias Kohler et moi-même, de travailler sur une alternative à l’impression 3D. Nous avons programmé un robot pour qu’il assemble une façade brique après brique.

«Je n’exclus pas qu’un géant comme Google révolutionne le secteur de l’extérieur.»

Plutôt qu’un robot fixé au sol, des drones ne pourraient-ils pas remplir ce rôle?

Nous avons également fait des expériences avec des drones et elles s’avèrent très prometteuses. La technologie est au point, peu coûteuse, et les drones offrent l’avantage de pouvoir déposer n’importe quel objet en n’importe quel point d’un chantier. Si on les multiplie, à la manière d’un essaim d’insectes, ils peuvent collaborer pour construire une structure extrêmement vite, ce qui résout les deux principaux problèmes de l’impression 3D: la lenteur et le coût. Mais il reste des défis à relever: pour transporter de lourdes charges, il faudrait construire de grands drones avec les problèmes de contrôle et les risques que cela comporte. Par ailleurs, en extérieur, les drones se géolocalisent via GPS. Or cette technologie ne possède pas encore la précision nécessaire pour garantir un assemblage d’une qualité suffisante.

Par rapport à d’autres pays, comme le Japon, qui est reconnu pour ses robots, comment se positionne la Suisse dans cette transformation du secteur de la construction ?

Je pense que nous sommes vraiment forts. Le Fonds national suisse (FNS) a notamment initié un Pôle de recherche national (PRN ou National Centres of Competence in Research, NCCR) dédié à la fabrication digitale, auquel participe l’ETH, l’École polytechnique fédérale de Lausanne, ainsi que d’autres universités suisses.

Pour les ouvriers et les PME, la transformation du secteur peut néanmoins s’avérer brutale…

Si vous pensez «révolution», le changement est dramatique. Mais si vous considérez que c’est une «révolution lente», cela ne l’est plus. Les ouvriers et les PME ne vont pas se réveiller un matin et constater que tout est désormais différent. Cela va prendre beaucoup de temps, peut-être 50 ans avant que les chantiers ne soient robotisés. La Suisse possède d’excellentes écoles et universités pour investir ce futur. Mais il faudrait, selon moi, que la formation aux nouveaux outils numériques intervienne plus tôt dans le cursus scolaire.

Un drone en train d’assembler une structure architecturale. Cette performance, présentée au Fonds régional d’art contemporain à Orléans, de 2011 à 2012, se compose au total de 1500 modules. Elle a été conçue par Gramazio & Kohler avec le professeur de l’ETHZ Raphaello d’Andrea. © Gramazio & Kohler

Quels sont vos projets de recherche pour l’avenir?

Nous nous concentrons sur la digitalisation des processus et l’utilisation du bois. Comme je l’ai déjà expliqué, la construction reste dans l’ensemble un secteur archaïque. Mais ce n’est pas vrai en ce qui concerne le bois, qui est à l’avant-garde. Il y a encore quelques années, personne ne voulait de bâtiment en bois, parce qu’ils étaient de mauvaise qualité et très chers. Pour ne pas disparaître, cette industrie a dû complètement se réinventer en digitalisant une grosse partie de ses procédés. Aujourd’hui, le bois dispose d’une excellente réputation. Et, il est toujours plus facile d’introduire les prochaines innovations dans un secteur qui se trouve à la pointe que dans celui qui est à la traîne.

 
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