ABB Robotics & Serendix : impression 3D de la première gare ferroviaire du Japon

Comment ABB Robotics et l’impression 3D révolutionnent l’infrastructure ferroviaire du Japon

L’industrie de la construction connaît actuellement une transformation majeure grâce à l’automatisation industrielle. Dans un projet emblématique, Serendix a collaboré avec ABB pour construire la première gare ferroviaire imprimée en 3D du Japon. Cette initiative répond à des défis cruciaux tels que le vieillissement des infrastructures et la pénurie de main-d’œuvre tout en démontrant la précision de l’automatisation d’usine moderne.

Répondre à la crise du vieillissement des infrastructures

Japan Railway West (JR West) gère un vaste réseau de 1 200 gares, dont beaucoup datent de plusieurs décennies. La structure en bois d’origine de la gare de Hatsushima, construite en 1948, nécessitait un renouvellement urgent. Cependant, les méthodes de construction traditionnelles deviennent de plus en plus difficiles à mettre en œuvre. Le Japon fait face à une diminution de sa main-d’œuvre et à une flambée des coûts des matériaux. Par conséquent, JR West a recherché une solution innovante pour maintenir ses standards de service élevés sans les longs délais des constructions conventionnelles.

La précision robotique surmonte la pénurie de main-d’œuvre

Pour résoudre ces obstacles logistiques, Serendix a déployé un robot ABB IRB 6700 intégré à une technologie avancée d’impression 3D. Contrairement au coulage traditionnel sur site, le robot a fabriqué les éléments structurels en usine. Ce système de contrôle a permis une précision et une constance extrêmes. En transférant la charge de travail à une cellule robotisée, l’entreprise a réduit le besoin en main-d’œuvre qualifiée. De plus, cette approche a atténué l’impact de la hausse des salaires dans le secteur de la construction.

Des délais accélérés grâce à l’automatisation d’usine

L’efficacité de cette méthode automatisée est impressionnante comparée aux méthodes traditionnelles. Un remplacement en bois classique aurait nécessité deux mois de travail sur site. En revanche, la gare imprimée en 3D a été assemblée en une seule nuit. Ce déploiement rapide a assuré une interruption nulle pour les 1,7 million de clients quotidiens de JR West. L’utilisation d’un système à 7 axes — obtenu en ajoutant un axe de déplacement au bras robotique — a fourni la portée nécessaire pour les composants de grande taille.

Technologie avancée de buse et liberté de conception

Une avancée technique clé dans ce projet est l’utilisation de la technologie de buse bicomposant (2K) de Vertico. Les buses standard 1K rencontrent souvent des difficultés en termes de précision et d’étalement du matériau. Cependant, le système 2K offre une précision quatre fois supérieure aux modèles plus anciens. Il réduit l’étalement du mortier de 75 %, permettant des textures géométriques complexes. Ainsi, Serendix a pu intégrer des motifs culturels locaux, comme une mandarine sculptée, dans la façade en béton.

Analyse d’expert : l’avenir de la construction autonome

Du point de vue industriel, ce projet annonce une évolution vers des « usines obscures » dans la construction. M. Sato de Serendix envisage un futur où l’intelligence artificielle (IA) gérera l’ensemble du processus d’installation. Actuellement, ces systèmes nécessitent une intervention humaine minimale pendant le cycle d’impression. En intégrant des capteurs visuels et l’IA, l’industrie pourra atteindre une automatisation complète, depuis les données de conception initiales jusqu’au produit fini. Cette évolution devrait s’étendre au-delà des bâtiments utilitaires vers l’architecture haut de gamme comme les hôtels et les villas.

Économies et efficacité des matériaux

Les données économiques montrent que l’impression 3D offre des avantages financiers significatifs. Serendix rapporte des économies de 30 % à 50 % par rapport aux méthodes traditionnelles. Parce que le robot commandé par PLC dépose le matériau uniquement là où c’est nécessaire, le gaspillage est quasiment éliminé. De plus, la possibilité d’utiliser le mortier comme matériau principal simplifie la chaîne d’approvisionnement. Par conséquent, cette technologie constitue une protection solide contre la volatilité des prix mondiaux des matériaux.

Scénarios d’application de l’impression robotisée 3D

• Infrastructures publiques : remplacement rapide des abris de bus, quais ferroviaires et petits bâtiments utilitaires dans les zones à fort trafic.

• Secours en cas de catastrophe : déploiement rapide de logements d’urgence ou de centres de commandement après des catastrophes naturelles.

• Architecture sur mesure : création de façades complexes et non linéaires pour hôtels de luxe et villas résidentielles trop coûteuses à mouler traditionnellement.

• Enceintes industrielles : automatisation d’usine spécialisée pour les équipements sensibles DCS ou PLC dans des environnements difficiles.