Une étude de l'Office européen des brevets (OEB) publié le 19 septembre indique que la France se classe parmi les premiers pays demandeur de brevets liés aux technologies d'impression 3D, y compris en construction.
Plus de 50.000 familles de brevets internationales (FBI) liées aux technologies d'impression 3D ont été déposées dans le monde depuis 2001. En tête de liste, ce sont les Etats-Unis, d'où sont issus 40% de toutes les familles de brevets internationales liées à l'impression 3D - aussi appelée la fabrication additive - entre 2001 et 2020. L'Europe contribue à hauteur de 33% de ces brevets.
Il s'agit d'un domaine dont le développement est particulièrement rapide : l'Office Européen des brevets indique que les demandes dans le domaine de l'impression 3D ont augmenté huit fois plus vite que l'ensemble des technologies entre 2013 et 2020.
La recherche publique française se démarque avec le CNRS, le CEA et l'Inserm comme fers de lance.
La France, seconde au classement européen, après l'Allemagne
En Europe, c'est l'Allemagne qui est en tête avec 41% des brevets européens, suivi par la France et le Royaume-Uni, deuxièmes ex aequo avec une part de 12% des FBI chacun. Sur les chiffres des dernières années qui ont été prises en comptes par l'étude, c'est la France qui prend le dessus par rapport au Royaume-Uni, avec 431 FBI en 2020 tandis que le Royaume-Uni n'en compte que 280. Ainsi, selon Wohlers Associates 2023, "sur l'ensemble des systèmes de fabrication additive dans le monde, 3,4% sont installées en France".
La France se distingue particulièrement dans les domaines de l'aérospatial et de l'aéronautique (7,1 % de toutes les FBI dans ces deux domaines), de l'énergie (6,8 %), de la construction (6,4 %) et des chemins de fer (6,3 %).
Zoom sur les innovations dans le secteur de la construction
En ce qui concerne la construction, au total, 893 familles internationales de brevets (FIB) ont été attribués au cours de la période 2001-2020. Ce nombre a considérablement augmenté d'année en année, passant de 23 FIB en 2013 à 163 en 2020.
Pour la construction, les Etats-Unis restent en tête avec 259 brevets, suivis de l'Allemagne (103 brevets), puis de la Chine (61 brevets). La France occupe la 4e place avec 54 brevets.
Une application notable dans l'impression 3D de structures architecturales, où des imprimantes à grande échelle déposent du béton ou d'autres matériaux de construction couche par couche, permettant de créer des géométries complexes et des conceptions personnalisées. En outre, l'impression 3D est utilisée pour fabriquer des composants préfabriqués et des modules de construction permettant de rationaliser les délais de construction et de réduire les déchets.
Le CNRS leader pour les ciments, le béton et la pierre artificielle
L'étude indique que la recherche publique française contribue significativement à l'innovation dans ce domaine. Le CNRS et le CEA ont respectivement enregistré 134 et 108 FBI.
Le CNRS a notamment été remarqué pour son travail sur la céramique et le verre, de même que la société allemande Fraunhofer Gesellschaft. Le CNRS est aussi leader au niveau mondial pour les ciments, le béton et la pierre artificielle.
Un béton fibré deuxième génération, en cours d'étude par XtreeE, le CNRS et l'Ecole des Ponts ParisTech
A titre d'exemple, une étude menée par la start-up XtreeE, en collaboration avec le CNRS et l'Ecole des Ponts ParisTech, est en cours afin de mettre au point un nouveau type de matériau imprimé en 3D renforcé par des fibres longues.
L'idée est de rendre le béton à la fois plus résistant et versatile afin de supprimer les armatures métalliques traditionnellement utilisées. Ainsi le matériau deviendrait une alternative au béton armé, sujet aux microfissures et dont la préparation est longue et fastidieuse. Contrairement aux bétons fibrés actuellement disponibles qui contiennent des fibres courtes, le nouveau matériau contiendra des fibres longues, en plus grande quantité que dans les bétons fibrés actuels. "Le développement d'un tel matériau permettra de bâtir des structures plus résistantes à la traction, à l'usure et aux chocs, au feu ou encore à l'abrasion, tout en mettant à profit la plus grande liberté de formes et la diminution de la quantité de matière que permet l'impression 3D dans la conception d'ouvrages", indique le communiqué de XtreeE, daté du 22 septembre.
La finalité sera de concevoir des systèmes constructifs en structures imprimées renforcées tels que des structures complexes, des pièces d'assemblage, des couvertures légères, des planchers et franchissements optimisés.
Des essais sont en cours au laboratoire Navier (CNRS/Ecole des Ponts ParisTech/ Université Gustave Eiffel) pour une industrialisation de la solution souhaitée courant 2024.
Source : batirama.com / Emilie Wood / Photo © Charlène Yves - XtreeE