L'impression 3D, un risque d'impossibilité ?

Comment construire moins cher et plus vite ?

L'ingénieur Chuck Hull a inventé la première imprimante 3D en 1984.

Imprimante 3D

Qu'est-ce qu'une impression 3D ?

Il s'agit d'une méthode d'impression additive de produits en trois dimensions. Le composant est planifié dans un programme de CAO, puis les informations sont envoyées à l'imprimante. L'objet est ensuite imprimé en couches individuelles. Cette méthodologie est intéressante pour la réalisation de prototypes, modèles, outillages et pièces préfabriquées.

Contrairement aux procédés conventionnels, il n'y a plus besoin de moules complexes ou de changements de moules. De nombreuses étapes de travail sont omises. Il est possible d'appliquer des géométries complexes et une production en série. Dans l'ensemble, ces avantages se traduisent par une production plus économe en énergie.

Cette innovation permet de nombreuses approches intéressantes. Outre le travail des plastiques et des métaux, il est également possible d'utiliser des argiles, des cires ou des résines.

Un avion en est un bon exemple. Un poids plus élevé signifie plus de kérosène. Cependant, avec l'impression 3D, les structures courbes peuvent être produites beaucoup plus facilement. L'impression 3D est également applicable en médecine, par exemple pour les prothèses individuelles. L'industrie va même jusqu'à imprimer de la viande à base de protéines végétales avec la consistance d'une vraie viande.

Prothèses imprimées à partir de l'imprimante 3D

La production sur site est une étape importante de l'impression 3D. Elle permet d'économiser sur les longues distances car seules les informations numériques doivent être transférées.

L'impression 3D peut-elle également être utilisée dans le secteur de la construction ? Cela va-t-il révolutionner la construction ?

Dans le domaine de la construction, l'impression 3D n'en est qu'à ses débuts. Il n'est pas encore possible de prévoir comment cette tendance se développera à l'avenir.

Il existe déjà des alternatives plus durables au béton, telles que l'argile ou le limon. Lors de l'impression 3D, le béton principalement liquide est empilé en couches. Vous pouvez l'imaginer comme un gâteau à la crème, avec le bouton-poussoir comme une poche à douille. Certains projets dans le secteur de la construction ont déjà été créés à l'aide d'une imprimante 3D. Les pays pionniers sont la Chine, les Émirats arabes unis (Dubaï) et les États-Unis.

En Allemagne, il n'y a toujours pas de normes et de standards pour l'impression 3D et donc peu de bâtiments imprimés. Cependant, l'Université technique de Munich étudie cette innovation depuis des années. C'est pourquoi un permis de construire a été délivré en Allemagne pour deux bâtiments imprimés à plusieurs étages.

La première maison individuelle de deux étages est en cours de construction à Beckum, en Rhénanie du Nord-Westphalie. Il a fallu 100 heures d'impression au total.

À Wallenhausen, en Bavière, le premier immeuble avec trois étages et une surface habitable totale de 380 m² a été construit. Des experts ont développé du béton utilisé exclusivement pour l'impression 3D.

La composition est ici un défi majeur. Les entreprises gardent toujours la recette secrète. Le béton doit répondre à certaines exigences : D'une part, comme le béton frais, il doit être pompable. Il doit avoir une bonne forme pour être transporté à travers l'ouverture de la buse. La composition est censée prendre rapidement afin que la construction n'échoue pas lorsqu'une nouvelle couche est appliquée sur le cordon. En revanche, le béton ne doit pas durcir trop rapidement, sinon il n'y aurait pas d'adhérence avec les couches inférieures.

Dès que la bonne composition de béton a été trouvée, une imprimante 3D est vissée à une fondation. La société Peri s'est chargée de cette tâche et a développé une imprimante. Il s'agit d'un système de portique avec différents modules qui peuvent être paramétrés individuellement. La vitesse la plus rapide est d'un mètre par seconde. Cependant, afin que le travail manuel puisse être effectué en même temps, l'impression n'est effectuée qu'à 25 centimètres par seconde, c'est pourquoi environ cinq minutes sont nécessaires pour un mètre carré.

Les travaux supplémentaires sont, par exemple, les ouvertures de fenêtre ou l'électronique, comme les prises de courant. Ainsi, il n'y a pas de parois continues imprimées, par exemple, avec une largeur uniforme de 24 centimètres, mais deux parois individuelles d'une largeur de trois à dix centimètres qui forment une paroi creuse. L'intérieur n'est pas complètement rempli de béton, mais complété par un matériau isolant. Il est plus léger et utilise moins de matériau.

L'impression 3D va-t-elle révolutionner le BTP ?

En théorie, l'impression 3D présente de nombreux avantages dans le secteur de la construction.

L'impression 3D permettrait de contrer la pénurie de main-d'œuvre qualifiée, car beaucoup moins de main-d'œuvre qualifiée est nécessaire. Il y a moins de déchets car seul le matériau nécessaire est utilisé. Chaque découpe est planifiée dès le début.

Il est intéressant de noter qu'il est également possible d'utiliser des produits recyclés. En Italie, il existe la société WASP. On utilise ici de la boue naturelle à la place du béton. Les déchets de la production de riz sont utilisés comme adjuvants. À Amsterdam, l'idée d'imprimer une maison de canal en bioplastique a germé. En général, l'impression 3D réduit également la consommation d'énergie, car de nombreux axes de transport, par exemple les matières premières et les travailleurs, sont omis.

Il est possible d'appliquer des géométries individuelles. Les technologies conventionnelles ne peuvent pas être programmées de cette manière car aucun coffrage n'est requis. Les architectes ont ainsi plus d'options pour s'exprimer.

Mais l'impression 3D est-elle possible ?

Néanmoins, les obstacles de cette technologie sont prédominants. Les gens n'ont pas encore accepté les maisons imprimées en 3D. Elles sont très spéciales avec les arêtes sur leurs murs. Cela prendra probablement un certain temps si vous examinez d'autres tendances telles que la construction préfabriquée.

La technologie atteint parfois ses limites car seuls certains matériaux peuvent être utilisés. Aux États-Unis, on avance que les maisons doivent être fabriquées dans les 24 heures. Cependant, cela n'affecte que les murs et non les autres installations, telles que l'aménagement intérieur. La configuration et le calibrage de l'imprimante prennent également un certain temps.

Les imprimantes 3D seraient avantageuses dans les zones de crise. Après des catastrophes naturelles, la reconstruction pourrait être plus rapide et moins coûteuse. L'idée est également que les matériaux de construction sur site pourraient être plus rapides et moins chers dans les pays en développement. Dans les pays en guerre, de nouveaux bâtiments pourraient être construits rapidement afin que les gens n'aient pas à fuir loin et puissent rester dans leur pays d'origine.

Cependant, il existe également d'autres obstacles. Comment transporter une imprimante 3D ? Les matériaux adéquats sont-ils disponibles sur site ?

Il y a également un autre problème ; il n'est à présent possible de créer que des composants structurels verticaux ou des éléments d'appui soumis à la compression. Partout où les efforts de flexion ou de traction se produisent, il devient difficile d'imprimer les composants.

L'impression 3D est-elle vraiment aussi durable que les défenseurs et défenseuses le pensent ? Lors de l'impression, les déchets sont minimisés car il est possible de calculer exactement ce qui est nécessaire. Cependant, la pression spéciale nécessite beaucoup plus de ciment, dont la production est à l'origine d'émissions importantes. À titre de comparaison, les émissions nocives sont encore pires que celles du trafic aérien. Dans le cas du béton 3D, environ deux fois plus de ciment est utilisé que dans le cas de blindage conventionnel.

Résultante

À l'avenir, il est impossible de renoncer au béton. Les grandes fondations et les ponts, par exemple, devront utiliser ce matériau résistant encore plus longtemps. Les avantages de l'impression 3D sont compréhensibles en théorie, mais pas suffisamment prouvés.

Bien entendu, elle peut être utilisée pour faire avancer la numérisation dans le secteur de la construction. Cependant, si l'on examine les défis, il devient vite évident que ce fonctionnement doit toujours être considéré de manière critique. À l'avenir, les matériaux de construction changeront. Des produits plus durables, tels que l'argile et le bois, doivent être utilisés afin d'éviter la crise climatique.

L'apparence de l'impression 3D est également remise en question. Bien sûr, ce n'est qu'une question d'opinion, mais on ne sait pas trop à quoi ressemblera l'esthétique de la structure dans dix ans.

Il est difficile de se prononcer de manière fiable car tout n'en est qu'à ses débuts et les calculs de coûts ne sont pas encore publiés. Il n'y a tout simplement pas assez d'expérience avec les maisons imprimées.

Néanmoins, le développement continue et il reste passionnant. Peut-être qu'à l'avenir, seules les pièces détachées pour le chantier seront imprimées en usine. L'impression sur Mars est une innovation particulièrement intéressante. Des chercheurs y ont trouvé de l'argile qui pourrait également être utilisée pour l'impression 3D.

Impression 3D sur Mars