L’impression 3D du béton fait-elle sa marque dans la construction commerciale ?

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Qu’ont en commun les écoles en Afrique, les éoliennes d’une hauteur record, les habitations militaires résistantes aux catastrophes, les hôtels faits de sable et les projets de construction sur la Lune ?

Si vous disiez « impression 3D », vous auriez raison, mais cela ne raconte pas toute l’histoire. Ce qui distingue ces projets, c'est qu'ils repoussent les limites de ce qui est possible avec la technologie d'impression 3D sur béton (3DCP). L'impression 3D avec du béton a été largement testée à travers le monde, depuis des projets de logements commerciaux à Eindhoven, aux Pays-Bas, jusqu'au premier bâtiment commercial officiel à Dubaï, aux Émirats arabes unis. Grâce aux propriétés malléables mais résistantes du béton et aux bras mécaniques des imprimantes 3D capables de résister aux climats extrêmes et aux terrains difficiles, le 3DCP offre de nombreux avantages au secteur de la construction commerciale.

Une base d'éolienne en béton imprimée en 3D réalisée à l'aide de l'imprimante 3D BOD 2 pour GE. Image gracieuseté de COBOD.

Plus de 70 % de la population mondiale vit dans des structures en béton, et la demande de béton et de ciment ne fera qu'augmenter : même les éoliennes qui exploitent les énergies renouvelables ont besoin de béton et d'acier pour être construites pour durer. Néanmoins, l'industrie du ciment est responsable de 8 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO2), qui réchauffent lentement la planète. Les scientifiques d'aujourd'hui s'accordent sur le fait que des mesures drastiques doivent être prises pour empêcher la planète de dépasser 1,5 degré de réchauffement, un seuil qui, s'il était dépassé, aurait des conséquences catastrophiques. Alors, dans un monde fortement dépendant du béton, comment les ingénieurs peuvent-ils réduire les émissions et rendre le béton plus écologique ?

Examinons de plus près les avantages de l'impression 3D sur béton et comment sa méthodologie de fabrication additive peut être une solution viable pour atténuer le changement climatique.

La durabilité et la sécurité sont essentielles à tout projet de construction, mais pour les bâtiments commerciaux destinés à un usage public étendu, les risques deviennent encore plus importants. Prenez les ponts, par exemple. En 2018, le pont Morandi à Gênes s'est effondré lors d'une pluie torrentielle, faisant tomber des dizaines de véhicules dans l'abîme. Ce pont faisait partie de l'une des autoroutes les plus critiques du pays, le reliant à la France, ce qui a attiré l'attention internationale sur l'état des infrastructures italiennes.

Alors que les ponts 3DP existent conceptuellement depuis 2016, des projets récents dans le monde entier donnent vie à l'approche de fabrication additive, la Chine et les Pays-Bas étant pionniers dans ce domaine. Soutenu par 176 unités de ciment, le plus long pont en béton imprimé en 3D se trouve en Chine et transporte les passagers sur le canal de Shanghai. Au même moment, Amsterdam arbore le premier pont en acier imprimé en 3D au monde. Plusieurs capteurs sont fixés au pont pour aider à surveiller les mouvements, la température et les vibrations dans le but de maintenir en permanence la sécurité publique.

Les avantages de la fabrication additive sont bien documentés. Avec les imprimantes 3D, les ingénieurs utilisent ou « ajoutent » uniquement la quantité précise de matériau nécessaire à la fabrication des structures, maximisant ainsi les ressources et minimisant les déchets. L'Université de Gand, qui a testé une passerelle fabriquée de manière additive, a constaté que la construction en 3DP nécessitait moins de matériaux et avait un impact environnemental réduit.

Les Marines du 7e Bataillon de soutien du génie, 1er Groupe logistique maritime, travaillent ensemble pour sécuriser une colonne de support de pont en béton créée à l'aide d'une imprimante 3D, lors d'un exercice à Camp Pendleton, en Californie, photo du corps des Marines.

Non seulement les imprimantes 3D peuvent construire plus rapidement, mais ces outils minimisent également la pression sur les travailleurs et réduisent le gaspillage de matériaux tout en maximisant la précision. Ce n'est pas pour rien que l'US Marine Corps utilise l'impression 3D sur béton pour créer des ponts sur mesure permettant de franchir n'importe quel vide.

Il faut beaucoup d’électricité pour produire de grandes quantités de béton, et des émissions supplémentaires de CO2 sont produites par le processus de fabrication du ciment, un ingrédient essentiel du béton. Même si les réseaux électriques renouvelables pourraient réduire les émissions de 50 %, la transition est opportune et coûteuse. En fait, les investissements dans la transition énergétique devront atteindre 4 400 milliards de dollars par an jusqu’en 2050. En attendant, il est crucial de repenser les processus de construction et d’utiliser des matériaux plus durables.