Fast Complexity, vers un procédé d’impression 3D béton plus efficace

La fabrication additive commence à jouer un rôle très important dans l’industrie de la construction. L’impression 3D béton gagne de plus en plus de popularité auprès des architectes et des entreprises de construction pour deux raisons principales : elle est moins chère et plus rapide que les procédés traditionnels. De plus, comme le béton contribue à hauteur de 8 % à l’empreinte carbone mondiale, il est essentiel de l’utiliser le plus efficacement possible, et les algorithmes d’optimisation existants permettent de réduire de moitié la quantité de matériau nécessaire ! Mais les architectes sont confrontés à un problème : les technologies de fabrication sont assez limitées lorsqu’il s’agit de construire rapidement et à faible coût. Les coffrages classiques (un moule dans lequel on coule du béton) ne permettent de construire que des géométries prédéfinies avec une personnalisation limitée. C’est là que le projet Fast Complexity entre en jeu : l’ETH Zurich a introduit une solution automatisée qui combine la vitesse de fabrication et la précision géométrique de l’impression 3D béton.

Techniquement, l’impression 3D béton s’apparente au procédé de dépôt de matière fondue si ce n’est que la machine employée dans le bâtiment est beaucoup plus grande et qu’on vient extruder du béton et non un thermoplastique. Les imprimantes 3D béton et les imprimantes FDM sont toutes deux contrôlées par le G-code, un langage machine qui dirige la tête d’impression jusqu’à ce que le modèle 3D souhaité soit produit. Les étudiants de l’ETH Zurich maîtrisent ces deux technologies et sont à l’origine de plusieurs projets : en construction par exemple, on pourrait citer ces structures en béton de 2,7 mètres de haut imprimées en 3D sans coffrage. Cette fois-ci, ils se sont intéressés au processus lui-même en développant un matériau pouvant être contrôlé numériquement.

Le projet Fast Complexity

Pour démontrer l’efficacité de sa nouvelle méthode baptisée Digital Building Technologies, l’ETH Zurich a utilisé un prototype de dalle structurelle hautement optimisée. Une dalle est un élément structurel en béton, utilisée pour créer des surfaces horizontales telles que les sols, les plafonds, etc. Le procédé unique de l’ETH Zurich permet de contrôler dynamiquement la vitesse de prise du béton imprimé en 3D. En d’autres termes, les constructeurs peuvent « extruder un béton fluide qui imite parfaitement la surface complexe du coffrage, et un béton à prise rapide qui ne nécessite aucun coffrage supplémentaire pour la structure supérieure« .

Le projet Fast Complexity montre qu’il est possible de personnaliser l’impression 3D béton et de donner aux concepteurs une plus grande liberté d’expression, tout en respectant l’environnement et en réduisant les coûts. La méthode proposée permet la mise en œuvre d’une esthétique totalement nouvelle dans les dalles, avec des caractéristiques fonctionnelles sur les deux faces. Un avantage supplémentaire est que la méthode implique moins de processus de fabrication numérique, nécessite moins de travail manuel et est plus efficace en termes de ressources ! Compte tenu de tous ces avantages remarquables, la nouvelle technique d’impression 3D béton permettra de disposer d’un « répertoire diversifié de solutions de conception contextualisées dans des bâtiments réels« . Vous pouvez retrouver davantage d’informations sur le projet ICI et dans la vidéo ci-dessous :

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