Innovation construction durable : l’impression 3D révolutionne l’industrie du béton !

Innovation construction durable : l’impression 3D révolutionne l’industrie du béton !

Le secteur de la construction est confronté au défi urgent de réduire considérablement la consommation de ressources et les émissions de CO2. Dans ce contexte, les recherches menées à l'Institut de technologie des particules de l'Université technique de Braunschweig et à l'Université technique de Munich constituent une solution prometteuse. L'accent est ici mis sur le développement de matériaux respectueux de l'environnement, avec un accent particulier sur la technologie d'impression 3D « Selective Paste Intrusion » (SPI). Cette méthode innovante vise à récupérer les particules recyclées du béton recyclé des bâtiments démolis, ce qui pourrait conduire à une construction plus durable à long terme.

La technologie SPI révolutionne la construction en béton en répartissant les granulats en fines couches et en les liant avec de la pâte de ciment. Une compréhension approfondie de la technologie des particules est cruciale pour améliorer l’efficacité énergétique et la durabilité dans la construction. Le béton frais est constitué d'eau, de ciment et de granulats tels que le sable et le gravier. Cependant, le recyclage du béton est une tâche complexe car les grains de roche sont reliés par la matrice cimentaire.

Concassage mécanique et utilisation de béton recyclé

Deux méthodes de concassage mécanique sont utilisées pour préparer le béton : premièrement, l'impact d'une particule sur une surface dure et deuxièmement, la contrainte de compression et de cisaillement entre deux surfaces, cette dernière étant préférée. Le broyage sélectif permet de décomposer le matériau de manière contrôlée, laissant les grains de roche intacts. Après concassage, les particules sont classées et nettoyées afin que les gros granulats puissent être réutilisés pour la production de nouveaux matériaux de construction. Les fines particules de ciment, quant à elles, peuvent être utilisées comme additif dans la pâte de ciment. Cependant, des réglementations strictes concernant la réutilisation du béton recyclé font souvent obstacle à l'utilisation efficace de matériaux de valeur.

C’est là que la technologie SPI entre en jeu en créant un cycle durable et en permettant de donner une seconde chance aux matériaux mis au rebut. Cette approche pourrait apporter des changements importants à long terme dans le secteur de la construction.

SPI et son application en pratique

Les sociétés Scawo3D et Skeno ont présenté la technologie SPI au BAU 2025 à Munich. Leur méthode innovante d'impression 3D sur béton utilise une nouvelle tête d'impression à jet d'encre qui dépose de la pâte de ciment dans des agrégats meubles pour réaliser efficacement des structures complexes. L'intégration d'outils de conception assistée par ordinateur tels que Spherene pour Rhino/Grasshopper permet la création de géométries délicates et des performances structurelles optimisées. Pendant le salon, le stand d'exposition a servi non seulement de démonstration, mais aussi d'exemple de recherche pour les applications SPI dans les structures porteuses.

Le stand, d'une superficie de 25 m² et de murs arrière de 3 m de haut, présentait des structures Spherene divisées en six modules pesant entre 150 et 320 kg. Une paroi centrale portant le logo de Scawo3D a été segmentée pour un transport efficace. De plus, un escalier imprimé en 3D a été présenté en collaboration avec Skeno et Timo Harboe, démontrant la capacité de SPI à produire des structures porteuses complexes. L'ensemble du processus impliquait un grand lit de particules (4 x 2,5 x 1,5 mètres) et suivait une technique couche par couche pour plus de précision.

La méthode de fabrication rapide de la technologie SPI réduit le temps de production et minimise les déchets de matériaux par rapport aux méthodes traditionnelles de construction en béton. Pour le stand BAU 2025, les panneaux arrière ont été imprimés en une seule séance de six heures seulement, à l'aide d'un matériau léger en argile expansée. Les composants restants ont été produits en quatre heures à l’aide d’agrégats de sable contenant du quartz. Ces méthodes de fabrication avancées démontrent avec force le potentiel du SPI et des outils de conception assistée par ordinateur pour redéfinir les possibilités architecturales et promouvoir des pratiques de construction durables. La collaboration entre Scawo3D, Skeno et Spherene marque une avancée significative dans le domaine de la fabrication numérique dans l'architecture concrète.