L’impression 3D dans la construction (1/2)

Depuis que les imprimantes 3D sont sur le devant de la scène, on entend de plus en plus parler de ses contributions, notamment pour révolutionner la médecine avec par exemple le premier coeur humain sur-mesure en silicone imprimé en 3D en 2017.

Mais le vent du changement de l’imprimante 3D ne souffle pas que sur la médecine, l’aéronautique ou l’industrie. En effet, les avancés grâce à cette nouvelle technologie dans le domaine de la construction sont considérables !

Découverte de l’impression du béton en 3D

Tout commence véritablement en 2004 lorsqu’un professeur de l’Université de Caroline du Sud, M.Behrokh Khoshnevis, réalise pour la première fois un mur de béton entièrement imprimé en 3D. La technologie qu’il a créée afin de réaliser cette véritable innovation, Contour Crafting, fait rapidement parler d’elle. En effet, elle serait capable de créer une maison entière en 20 heures seulement !

Le professeur a en effet mis au point une imprimante 3D de type FDM, montée sur un bras robotisée qui, au lieu d’extruder du plastique, crée des couches de béton selon un modèle 3D.

Les avantages attendus de cette innovation sont nombreux : réduction des coûts et des déchets, rapidité de fabrication, diminution des accidents de travail, création de formes complexes, etc. Ses découvertes marquent le début de l’impression 3D de maisons, même si celle-ci reste bien moins utilisée que certains secteurs comme l’aéronautique ou le médical. Toutefois, l’impression 3D du béton devrait atteindre $56,4 millions en 2021.

Les différents procédés d’impression 3D dans le secteur de la construction

  • Le bras robotisé pour extruder le matériau

Comme vu précédemment, c’est la méthode de Contour Crafting qui marque le début de l’impression 3D dans la construction. La méthode consiste à déposer le matériau de construction (comme le béton) selon un modèle 3D pour créer des structures à grande échelle, avec une finition de surface lisse. Des rails sont installés autour du terrain de construction pour faire office de portique qui dirige le bras robotique. Ce dernier glissera alors en avant et en arrière pour appliquer, couche par couche, le matériau de construction.  

Les différents acteurs du marché se différencient plus sur la machine d’impression 3D et sur le matériau de construction que sur la technologie elle-même. Par exemple, l’entreprise française Construction-3D a fabriqué une machine polaire mobile qui peut imprimer in situ au milieu de la structure, se plier et ressortir de l’ouvrage par la porte. Ce bras offre une zone imprimable considérable de plus de 250 m2 sur 8 mètres de haut.

D’autres entreprises se sont, quant à elles, spécialisées dans l’extrusion d’un matériau autre que le béton tout en conservant la même technologie. Le procédé breveté BatiPrint 3D est un des meilleurs exemples. En effet,  l’Université de Nantes, Bouygues Construction et Lafarge Holcim se sont associés pour développer un robot industriel qui dépose directement sur site trois couches de matériaux : deux couches de mousse polymère de type expansive et une troisième de béton.

  • Le procédé du liage de poudre : lier des couches de sable entre elles

L’italien Enrico Dini a dévoilé un procédé intéressant avec son imprimante 3D D-Shape reposant sur le procédé du liage de poudre qui consiste à solidifier une couche de matériau à l’aide d’un liant. Par exemple, des couches de sable sont déposées selon l’épaisseur souhaitée; puis, une tête d’impression composée de 300 buses verse des gouttelettes – le liant – afin de durcir le sable. La machine ressemble à un grand cube de 4 x 4 mètres permettant de créer de grandes structures de 6 mètres cubes maximum.

  • Le métal pour des structures solides

C’est l’entreprise hollandaise, MX3D qui a développé une méthode de construction singulière appelée la WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Celle-ci permet de créer des structures en métal grâce à un robot à 6 axes qui vient déposer 2 kilos de matériau par heure.

En partenariat avec Air Liquide et ArcelorMittal, le robot est équipé d’une soudeuse et d’une buse afin de souder, couche par couche, des tiges métalliques. Ce procédé est compatible avec la plupart des alliages métalliques comme l’acier inoxydable, le bronze, l’aluminium ou encore l’Inconel.

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