Le scanning 3D : une technologie de pointe pour modéliser l’existant – Swissroc

Arch. & Tech.08.07.2020

Le scanning 3D : une technologie de pointe pour modéliser l’existant

Le monde de la construction entre de plain-pied dans l’ère du numérique. Parmi tous les nouveaux procédés à disposition des acteurs immobiliers, le scanning 3D permet de réaliser une représentation digitale d’un espace, appelée digital twin, pour faire l’état des lieux à un instant donné de cet espace. À partir de ce jumeau numérique, une réalisation de livrables peut être effectuée : plans, maquettes numériques et calcul de superficies. Ce procédé offre des avantages considérables en termes de précision, niveau de détail, vitesse de relevé et d’optimisation de l’exploitation du bâtiment.

Chez Swissroc Building Intelligence, cette utilisation du scanning 3D est déjà bien ancrée dans les procédés. Swissroc Group est un précurseur en matière d’utilisation du BIM (Building Information Modeling) en Suisse et a ouvert sa filiale Swissroc Building Intelligence dédiée à l’innovation et aux technologies du secteur immobilier en 2018 à Varsovie. Elle a assimilé tous les avantages de ce processus organisationnel, qui permet la gestion complète et synchronisée du cycle de vie d’un bâtiment. La technique du scanning 3D, alternative innovante pour les instruments et méthodes de relevés topographiques classiques, fait partie intégrante de cette volonté de mieux concevoir, bâtir et exploiter un bâtiment. Lumière sur cette technologie et son utilisation chez Swissroc Building Intelligence.

 

Le Scanning 3D, qu’est-ce que c’est ?

 

Plusieurs technologies sont regroupées derrière cette appellation. La plus communément utilisée dans le domaine de la construction est celle du scan par laser. Il est également possible de reconstruire un modèle tridimensionnel sur la base de photographies d’une même scène. Cette technique permet des utilisations plus artistiques, notamment, pour réaliser des timelapses de chantier ou des visites virtuelles, à 360 degrés. Il est ainsi plus facile pour le client de se projeter au sein d’une réalisation, et pour le mandataire de référencer ou de suivre le chantier. 

De cette modélisation découle une utilisation rationnelle lors de la phase de construction : il s’agit de faire du quality control. Cette méthode réside en un contrôle optimal de la qualité et de l’avancement de la construction. Un scan est réalisé à la fin du gros oeuvre, permettant de comparer automatiquement ce nuage de points avec le modèle 3D. Le scanning 3D peut être utilisé dans différents contextes : rénovation, réaménagement, démolition, impression 3D ou simulation d’éclairage. Les relevés se font principalement via un scanner posé sur un trépied, mais certaines entreprises utilisent cette technologie avec… des robots. Équipés d’une caméra 360 degrés, ces appareils se déplacent sur les chantiers et effectuent des relevés en continu. 

Sur le marché, certaines entreprises proposent également des services de photogrammétrie aérienne – ou orthophotographie, en utilisant un drone. L’appareil peut réaliser une photo aérienne du site, réaliser un maillage 3D du site et relever dans le même temps l’altimétrie. Cette technique permet de restituer avec exactitude la topographie de terrain et la géométrie des bâtiments à l’échelle réelle et en 3D pour des travaux de terrassement, notamment.

 


Quelles utilisations chez Swissroc ?

Chez Swissroc Building Intelligence, son directeur, Julien Fersing, maîtrisait déjà le Scanning 3D, fort d’expériences précédentes en la matière. Il détaille la façon dont les entreprises valorisent l’utilisation de ce procédé. “Dans le cas de la construction d’une tour, nous avions effectué un premier scan lors de la réalisation de la structure. Un deuxième, dès lors que l’enveloppe extérieure est terminée. Un troisième relevé est réalisé pour matérialiser les grandes conduites, de ventilation, sanitaires, etc., pour vérifier si un tuyau est exactement à l’endroit où il devait être. Le dernier scan est réalisé une fois que la partie d’architecture est finie, pour avoir un modèle précis et de qualité. Cette multitude de relevés permet d’assurer un contrôle total de la construction et d’éliminer la possibilité d’erreur.”

La technologie permet également de faire des relevés en site occupé. Une fois le digital twin créé, les techniciens peuvent procéder au nettoyage du nuage de points, pour enlever ce qui est jugé inintéressant. Il est possible de choisir le degré de précision intégrant un delta d’erreur, en allant jusqu’au demi-millimètre. Ce qui permet de visualiser, par exemple, la moindre imperfection sur de la peinture murale. Indispensable, dans des domaines tels que l’aéronavale ou l’automobile. Le résultat, c’est un modèle d’une précision extrême. Chez Swissroc Building Intelligence, la technologie est utilisée avec parcimonie, dès lors qu’elle fait sens. “L’investissement consenti pour digitaliser un tel bâtiment est justifié, car il nous permet de recenser et contrôler tout ce qui a été installé, de bénéficier d’un référencement et d’éviter des dépenses futures liées à des erreurs de construction. Ce n’est pas le cas pour une villa, car le degré d’erreur n’est pas assez significatif pour mettre en place cette méthodologie. ”

Toutes ces évolutions technologiques sont en phase avec le développement exponentiel du BIM. Car si le mandataire ne fournit pas de modèle 3D, la comparaison du nuage de points avec un modèle existant devient caduque. Aussi, au-delà du scanning 3D, Swissroc Building Intelligence travaille sur le scan-to-BIM qui est, comme le terme l’indique, la transformation d’un nuage de points en un modèle BIM, qui intègre toutes les informations liées au bâtiment, au projet et aux composants qui peuvent être partagés facilement avec tous les acteurs du projet. Le modèle numérique créé n’est alors plus seulement géométrique, mais devient intelligent et permet de s’inscrire totalement dans le Facility management, qui est l’association d’une installation performante et des coûts de gestion maîtrisés. Ce service peut atteindre un autre stade avec le scan-to-BIM-to-build. Cette fois-ci, le modèle BIM conçu numériquement est superposé au nuage de points réalisé sur le site, afin d’assurer et de contrôler la compatibilité de la conception (modèle BIM) avec la réalité (scan). 

“Dès lors, il est facile d’imaginer la plus-value pour une régie immobilière ou un institutionnel qui voudrait digitaliser l’ensemble de son parc immobilier. En matière de conservation du patrimoine, cette modélisation 3D permet de réaliser des modèles numériques d’églises, de cathédrales, de ponts et autres monuments historiques, qui ont été fragilisés par le temps. Cette technique effectue des relevés sur des bâtiments dégradés ou fragiles sans aucune dégradation.” Pour confirmer ce propos, Julien Fersing avance l’utilisation du Scanning 3D au sein de la résidence Butini, à Onex – projet d’une superficie de 650 m².

 

 

Pour ce chantier, qui concerne un bâtiment du XVIIIe, destiné à être transformé en crèche, un scanning 3D laser a été réalisé en amont du projet. Il faut dire qu’il n’existait aucune documentation fiable pour débuter le travail d’architecture. Sans compter l’irrégularité des murs et autres revêtements, comme dans beaucoup de constructions de l’époque.  Un vrai problème en termes constructif  précise Ida Zaboklicka, architecte et experte en Scan 3D chez BI : “Lorsque vous voulez faire le relevé d’un bâtiment existant – si vous le faites avec des méthodes traditionnelles (comme l’utilisation d’un mètre ou mètre laser), vous ne pouvez pas « attraper » toutes les corrélations entre les éléments. Dans le cas du Pavillon Butini, un balayage en couleur de l’intérieur et de l’extérieur du bâtiment ainsi que de certaines zones environnantes a été réalisé tout au long du processus de modélisation : de la réalisation des principaux éléments de construction à l’application des matériaux de finition.”

Le nuage de points obtenu a été par la suite modélisé par les équipes de Swissroc Building Intelligence. Résultat : Un plan 2D une  maquette numérique modélisée qui a permis aux architectes de réaliser des plans d’exécution et de déterminer avec exactitude et rapidité les travaux à suivre. Une opération qui nécessite un certain temps. “Trois jours pour scanner l’intégralité du bâtiment, une semaine pour “nettoyer” le nuage de points, et une vingtaine de jours pour la modélisation complète…”.

  

Où nous situons-nous par rapport aux autres pays dans le monde ?

L’utilisation du scanning 3D devient de plus en plus courante auprès des Maîtres d’ouvrage et régies, qui travaillent en étroite collaboration avec des entreprises spécialisées dans la capture de la réalité en 3D. Une bonne chose pour Julien Fersing. “La méthode se démocratise du fait que le BIM se démocratise. La qualité des projets se voit améliorée avec notamment une baisse des erreurs de coordination sur les chantiers de rénovation grâce à une plus grande précision des plans. Le fait que le scanning 3D se développe est bénéfique pour la construction dans son ensemble. À Genève, cette technologie est très utilisée pour effectuer des relevés sur le patrimoine existant.”

 La Suisse n’est cependant pas pionnière en matière d’utilisation de nouvelles technologies dans le domaine de la construction. Dans de nombreux pays scandinaves, son utilisation – et plus généralement, le BIM – est obligatoire pour chaque appel d’offres. C’est grâce à cette technique que sont menés actuellement des travaux d’extension de l’aéroport international d’Helsinki, en Finlande. 

Plus récemment, les fervents défenseurs de la technologie ont cité l’incendie qui a touché la cathédrale Notre-Dame de Paris pour mettre en exergue la pertinence de son utilisation. En 2015, un professeur d’art américain, Andrew Tallon, avait procédé à la numérisation complète du bâtiment  grâce au scanning 3D. Aujourd’hui, ces données enregistrées pourraient être utilisées pour reconstruire l’édifice à l’identique.

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Oui, la Suisse a du retard. Elle le rattrape petit à petit, assure Julien Fersing, comme beaucoup d’autres pays à l’échelle mondiale. “Le scanning 3D aujourd’hui n’utilise déjà plus la même technologie qu’il y a dix ans. C’est un outil supplémentaire qui s’ajoute à ceux déjà existants. L’important est de définir son besoin.” En Europe, l’entreprise hongroise Leica Geosystems s’est reconvertie dans la fabrication de scanners 3D, pour proposer des appareils à la pointe de la technologie. Un sac à dos intégrant de nombreux types de scanners a été créé, de façon à effectuer les relevés en même temps que l’on parcourt le chantier.

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