Shimizu imprime en 3D des structures en béton armé grâce à un procédé de pulvérisation

Alors que le vieillissement de la population japonaise et la diminution de la main-d’œuvre dans le secteur de la construction exercent une pression croissante sur l’industrie, Shimizu Corporation se tourne vers un nouveau type d’impression 3D. L’entreprise a mis au point un système à base de pulvérisation conçu pour fabriquer des composants en béton armé de grande taille et courbés. Contrairement aux imprimantes à extrusion, cette solution pulvérise un mélange de béton spécial à partir d’une buse robotisée au lieu de déposer des couches empilées. Cela permet au robot de construire des formes qui seraient difficiles, voire impossibles à réaliser avec l’impression béton conventionnelle.

Cette approche permet de déposer le béton sous plusieurs angles et autour des cages d’armature en acier. Il s’agit d’un changement majeur pour la construction structurelle, en particulier dans les régions sismiques où le béton armé est essentiel. La plupart des imprimantes béton existantes ont des difficultés lorsque des barres d’armature sont présentes. L’impression par pulvérisation supprime cette contrainte et rend possible une véritable impression 3D structurelle.

Comment la simulation améliore l’impression par pulvérisation

La pulvérisation du béton est puissante mais imprévisible. Le matériau peut rebondir, couler ou s’étaler en fonction de la distance de la buse, de l’angle et de la vitesse de prise. Pour contrôler cela, Shimizu s’est associé au laboratoire d’ingénierie computationnelle et de robotique de l’université Carnegie Mellon afin de développer un simulateur de pulvérisation de matériaux.

Le logiciel modélise la façon dont le béton va se déplacer dans l’air et se former à la surface. Les ingénieurs peuvent tester les trajectoires, les angles de projection et les vitesses avant de lancer l’impression. Cela permet de choisir à l’avance la stratégie la plus précise et la plus efficace, réduisant ainsi les défauts et le gaspillage de matériau. Il est également possible de s’assurer que la géométrie imprimée correspond à la conception numérique d’origine.

Le robot de Shimizu conçu pour les grandes structures renforcées

Le système d’impression combine un bras robotisé à sept axes avec un portique à deux axes, ce qui lui confère neuf degrés de liberté. Il offre un volume d’impression de six mètres de profondeur, quatre mètres de largeur et trois mètres de hauteur. La buse peut pulvériser dans plusieurs directions, même à l’intérieur de cages d’armature en acier dense.

Lors d’une récente démonstration, le robot a produit un mur en béton torsadé de 2,5 mètres de haut, dont les parties supérieure et inférieure s’étendent vers l’extérieur. L’ensemble de la structure a été imprimé en seulement quatre heures, démontrant la capacité du système à gérer des géométries complexes à l’échelle architecturale, y compris des formes en surplomb et courbes.

Pour Shimizu, cette technologie n’est pas une simple nouveauté. Avec la diminution de la main-d’œuvre dans le secteur de la construction au Japon, l’automatisation devient indispensable. L’impression 3D par projection offre un moyen de réduire le travail manuel tout en élargissant les possibilités des architectes et des ingénieurs en matière de construction en béton armé.

Que pensez-vous de l’impression 3D par projection pour le secteur de la construction ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !

*Crédits de toutes les photos : Shimizu