Transformation du béton : la numérisation crée l'innovation

Transformation du béton : la numérisation crée l'innovation

Le béton est largement considéré comme le matériau de construction le plus utilisé dans le monde – ce qui n’est pas étonnant, car ce matériau de construction est à la fois robuste et polyvalent. Cependant, le béton est également très exigeant à traiter et des travaux sont réalisés à grande vitesse partout dans le monde pour développer davantage ce matériau. La discipline traditionnellement purement mécanique devient un domaine hautement technique caractérisé par les technologies numériques, les innovations durables et les solutions d'automatisation intelligentes. L'industrie est confrontée au défi de combiner les compétences traditionnelles avec une technologie de pointe tout en répondant aux exigences croissantes en matière de durabilité, d'efficacité et de qualité. Des entreprises telles que Husqvarna Construction, Tyrolit et Hilti font progresser le développement avec des innovations, tandis que des distributeurs tels que Kuhn fournissent les machines et que des prestataires de services spécialisés tels que le service de forage et de sciage du béton de Dima utilisent les solutions sur les chantiers de construction.
La diversité croissante des types de béton modernes – du béton haute performance aux mélanges recyclés – augmente les exigences en matière d'outils et de machines. Tyrolit y répond par exemple avec des outils particulièrement durables qui garantissent une qualité de coupe élevée, même avec des matériaux extrêmement durs. Un autre domaine problématique est la santé des collaborateurs : la poussière et le bruit comptent parmi les plus grandes nuisances du quotidien professionnel. Ces dernières années, des fabricants tels que Husqvarna Construction et Hilti ont constamment développé des systèmes qui réduisent la poussière grâce à la coupe humide ou à l'aspiration intégrée et réduisent en même temps la pollution sonore.
Outre ces aspects techniques, la pression économique reste également forte. Les projets de construction doivent être mis en œuvre dans les plus brefs délais ; les temps d'arrêt dus à l'usure des outils ou à des coupes imprécises sont coûteux pour de nombreuses entreprises. Les méthodes de traitement peu polluantes, précises et rapides constituent désormais souvent un critère de sélection décisif pour les clients. L’ergonomie joue également un rôle croissant : les appareils doivent être plus légers, plus faciles à manipuler et moins vibrer.

Surmonter les approches traditionnelles

Selon les experts du secteur, l'application de concepts innovants, tels que la production numérique de béton et l'automatisation des processus, a le potentiel de modifier considérablement les technologies standards de production de béton et d'apporter des gains d'efficacité significatifs ainsi que des avantages économiques et écologiques à la construction en béton. La modélisation des informations du bâtiment (BIM) s’est imposée comme une technologie clé importante. Grâce à la visualisation tridimensionnelle et à la simulation des processus de traitement du béton, les planificateurs et les exécutants peuvent identifier les défis potentiels et développer des solutions dès les premières phases du projet. L'intégration du BIM avec les machines modernes de traitement du béton permet de dériver les paramètres de traitement directement à partir des modèles numériques et de les transférer aux machines.
Il y a un changement visible dans les lecteurs, par exemple. Alors que les appareils à essence dominent depuis longtemps, des fabricants tels que Hilti et Husqvarna Construction s'appuient de plus en plus sur les systèmes à batterie et électriques. Les avantages sont évidents : moins d'émissions, moins de bruit et une utilisation flexible même dans des pièces fermées. Cette évolution va de pair avec une plus grande digitalisation des appareils. Tyrolit, par exemple, équipe ses systèmes de capteurs qui surveillent en temps réel l'usure ou la qualité de coupe et contribuent ainsi à réduire les pannes.
Les plateformes basées sur le cloud peuvent également être utilisées pour améliorer considérablement la surveillance et le contrôle des projets de traitement du béton. De telles solutions permettent le contrôle, la production et la surveillance en temps réel – et généralement plus de transparence. Il existe entre autres de nombreuses options pour la surveillance à distance des chantiers de construction, l'optimisation des processus de travail et la maintenance préventive des machines.

L’IA comme lueur d’espoir

L’un des domaines dans lesquels le développement progresse est celui de l’intelligence artificielle (IA). Leur utilisation dans le traitement du béton en est encore à ses débuts, mais elle montre déjà des approches prometteuses. Les systèmes d’IA peuvent reconnaître des modèles dans de grandes quantités de données qui ne sont pas évidents pour les experts humains. La maintenance prédictive permet une maintenance prédictive, grâce à laquelle des algorithmes intelligents analysent en permanence les données de la machine telles que les vibrations, les températures et la consommation électrique afin de prédire les besoins de maintenance avant que des pannes coûteuses ne surviennent. Cela réduit non seulement les temps d'arrêt, mais optimise également les coûts de maintenance.
Les systèmes de vision par ordinateur, à leur tour, peuvent analyser les surfaces en béton en temps réel et détecter des irrégularités ou des défauts de qualité qui échapperaient à l’œil humain. Cela permet d'effectuer des corrections immédiatement et d'assurer ainsi un traitement uniforme. Les algorithmes d’apprentissage automatique capables d’apprendre des données historiques du projet et de fournir des recommandations sur les paramètres de traitement optimaux sont également utiles. L’objectif est des processus de travail plus efficaces et une réduction des déchets de matériaux.
L'automatisation du traitement du béton connaît également des progrès considérables. Les systèmes robotisés modernes assument déjà des tâches qui étaient auparavant effectuées exclusivement par des travailleurs qualifiés. Ce développement est notamment accéléré par la pénurie de main-d'œuvre qualifiée dans le secteur de la construction. Les machines autonomes de traitement du béton peuvent désormais effectuer certaines tâches de traitement de manière indépendante. Le contrôle GPS et la technologie laser permettent des résultats de travail précis et une qualité constante, notamment pour les tâches répétitives. En même temps, ils peuvent travailler 24 heures sur 24 et ne sont pas affectés par la fatigue physique.

Robots autonomes

Les robots collaboratifs travaillent main dans la main avec les opérateurs humains. Ces systèmes se chargent des tâches difficiles, monotones ou mettant en danger la santé, tandis que les humains se chargent des activités créatives et de résolution de problèmes. Avantage : La charge de travail des employés diminue tandis que la productivité augmente en même temps.
Par exemple, Husqvarna Construction veut révolutionner le traitement du béton avec « l’Autogrinder ». Selon le fabricant, la ponceuse de sol autonome a été conçue pour offrir aux entreprises de construction une « liberté sans précédent ». Cela permettrait aux clients de transformer non seulement chaque étage, mais aussi « toute leur entreprise » et ainsi d’augmenter la productivité et la rentabilité.
« Nous sommes très fiers de présenter un appareil qui transformera véritablement la façon dont les travaux de meulage et de polissage des sols sont planifiés et exécutés. Husqvarna Autogrinder est une innovation révolutionnaire sur le marché du traitement du béton », explique Stijn Verherstraeten, vice-président principal de la catégorie et des opérations chez Husqvarna Construction. L'Autogrinder 8 D est basé sur la « PG 8 DR », une ponceuse de sol planétaire dotée de la technologie Dual Drive. Le « système de navigation unique » et les paramètres de sécurité d'Husqvarna sont conçus pour permettre à la machine de naviguer de manière autonome pendant le meulage et le polissage, permettant ainsi aux opérateurs de se concentrer sur d'autres tâches de travail du sol.
"Nos tests sur le terrain et les retours des opérateurs confirment que l'Autogrinder représente une avancée importante. Il est clair que nous avons désormais inauguré une nouvelle ère dans le domaine du meulage des sols", souligne Joakim Leff-Hallstein, vice-président de la gestion des produits, préparation des surfaces chez Husqvarna Construction.

Lier plus de dioxyde de carbone

De plus, le changement climatique et les réglementations environnementales plus strictes obligent l’industrie du béton à repenser. L’objectif est de produire le matériau de construction de la manière la plus neutre possible sur le plan climatique ; des organisations telles que l’Institut Fraunhofer pour la physique du bâtiment IBP y travaillent. Selon les chercheurs, le « pyrocharbon », par exemple, constitue une clé importante pour rendre le béton plus respectueux du climat. Lors de la production, les résidus végétaux ou d'autres substances organiques comme le méthane sont traités dans une atmosphère pauvre en oxygène. Jusqu'à 40 pour cent du carbone contenu dans les plantes est stocké sous forme solide sous forme de pyrochar. Grâce à l'intégration, davantage de dioxyde de carbone est lié dans le béton qu'il n'en est émis lors de la production. Les chercheurs ont également développé un procédé pour granuler le pyrochar. Avec les granulats produits (moins de deux millimètres, ndlr), ils remplacent le sable dans le béton, rendant le matériau de construction non seulement plus respectueux du climat, mais aussi nettement plus léger. Cela pourrait à son tour permettre d’économiser des coûts de transport supplémentaires.
Dans la recherche du béton du futur, il vaut également la peine de se tourner vers le passé : selon Fraunhofer, le béton romain utilisé dans l'Antiquité répond à tous les critères d'un matériau de construction moderne et durable. Ils ne contiennent pas de ciment, sont constitués de ressources disponibles localement telles que les cendres volcaniques, sont durables et résistants à de nombreuses influences extérieures. Malheureusement, selon les chercheurs, les recettes sur lesquelles elles étaient basées ont été perdues. Dans le cadre du projet RICIMER (Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research), des experts étudient des recettes possibles afin de déchiffrer les formulations originales, y compris les additifs, et de les transférer dans des matériaux de construction modernes.
Les liants activés par les alcalins, appelés géopolymères, constituent un autre domaine de recherche en pleine croissance. Avec des propriétés telles que la résistance à la corrosion, une haute résistance et une excellente résistance à la température, ils offrent un large éventail d’utilisations possibles, notamment dans la construction. Chez Fraunhofer IBP, par exemple, un procédé a été développé pour produire un matériau de construction à part entière et surtout respectueux du climat à partir de la matière première renouvelable Typha (quenouilles), le soi-disant « Typhaboard ». Ce matériau polyvalent d'isolation et de construction de murs est composé de feuilles de quenouilles et d'un liant minéral, qui sont pressées pour former des panneaux multifonctionnels. Typhaboard combine de nombreuses propriétés qui en font un matériau de construction productif. Il est stable, offre une bonne isolation phonique, d'excellentes propriétés contre l'humidité, est résistant à la moisissure, a un effet isolant élevé et offre également une protection incendie élevée.