© Block Research Group, ETH Zurich / Michael Lyrenmann
Des maisons construites en une journée
Construire une maison de 40 m² en 24 heures pour un coût inférieur à 10 000 euros ! C’est ce que vient de réaliser une start-up californienne dans une banlieue de Moscou. En Chine, l’entreprise WinSun a même réussi à en édifier une dizaine dans le même temps pour deux fois moins cher ! Ces prouesses ont été possibles grâce à l’impression 3D appliquée à la construction, à l’association (toujours) prometteuse du béton et de la technologie.
« Le béton, matériau synthétique le plus utilisé au monde, est en train de connaître sa révolution numérique, grâce à la fabrication digitale qui teste actuellement plusieurs technologies et outils », explique Robert Flatt, professeur en matériaux de construction à l’ETH de Zurich et vice-président du pôle de recherche national sur la fabrication digitale.
Deux technologies : béton “imprimé” ou jet de liant
La technique la plus expérimentée aujourd’hui est l’extrusion en couches, dans laquelle une buse à commande numérique “imprime” le béton couche après couche. Cette technique, qui nécessite une imprimante 3D de grande amplitude, rend cependant difficile l’incorporation d’armatures en acier.
« La projection de liant est un autre processus, dans lequel une tête d’impression dépose, couche par couche, un liant liquide, qui peut être de l’eau, sur un lit de poudre, généralement du ciment », indique Robert Flatt. Si ce procédé autorise des formes géométriques complexes, il rend également problématique l’introduction de renforcements.
Pour y remédier, la technologie du “moule à mailles”, expérimentée par l’ETH de Zurich, consiste à utiliser un robot qui fabrique un treillis métallique glissé dans un coffrage avant coulage d’un béton autoplaçant.
« Nous développons également une méthode de “coulée dynamique intelligente”, permettant la production de structures à section et géométrie variables grâce à des coffrages flexibles automatisés », mentionne Robert Flatt.
Béton et technologie additive : des défis à relever
A priori, la construction automatisée présente certains avantages : flexibilité dans la forme et le style de la construction, combinée à une réduction des délais de construction, des matériaux utilisés et des coûts de mise en œuvre. Le principal enjeu de la technologie additive appliquée au béton est de réaliser des constructions aussi résistantes et durables qu’avec du béton armé traditionnel.
« Le béton doit être suffisamment souple pour être extrudé et se mélanger avec la couche déposée précédemment, mais ne pas s’aplatir à la pose et supporter son propre poids ainsi que celui des couches supérieures », souligne Robert Flatt.
Pour y parvenir, il est essentiel de réaliser des formulations de béton spécifiques en intégrant des fluidifiants et des retardateurs, mais aussi des activateurs, des fibres et des liants performants, dans une structure armée.
« La fabrication digitale en béton exige également une collaboration étroite entre architectes, scientifiques des matériaux, ingénieurs de structure, roboticiens et constructeurs, que nous convions à une première conférence internationale à Zurich en septembre 2018. »
Le robot de construction autonome Fabricator construit in situ les barres d’armature en acier du mur à double courbure Mesh Mold sur le site de construction DFAB HOUSE à Emma NEST à Dübendorf, en Suisse. ©DR
La maille d’acier est ensuite remplie manuellement de béton. NCCR Digital Fabrication, 2017. ©DR
