Une nouvelle technique d'impression par impact permet de construire des structures et offre une alternative plus écologique au béton et à l'impression 3D

C'est plus durable que l'impression 3D

En un mot: Alors que le secteur de la construction est confronté à des pressions pour réduire son empreinte carbone, des développements tels que l’impression à impact offrent une solution. En exploitant des matériaux terrestres abondants et une robotique avancée, cette méthode est plus durable que les méthodes de construction traditionnelles et même l’impression 3D.

Des chercheurs de l'ETH Zurich ont développé une méthode de construction robotisée appelée impression par impact qui est durable car elle utilise des matériaux terrestres au lieu du ciment.

L'impression par impact dépose rapidement de petites portions d'un mélange de terre spécialement formulé à des vitesses élevées. Un outil robotique sur mesure extrude et projette le matériau vers le bas à une vitesse pouvant atteindre 10 mètres par seconde, construisant progressivement les murs et les structures. Comme chaque partie impacte les couches inférieures, le matériau adhère fortement sans nécessiter d'adhésifs supplémentaires ni de temps de séchage.

« Nous avons développé un outil robotique et une méthode qui pourraient prendre des matériaux courants, à savoir les matériaux excavés sur les chantiers de construction, et les transformer en produits de construction utilisables, à faible coût et efficacement, avec beaucoup moins de CO2 que les méthodes de construction industrialisées existantes, notamment L'impression 3D », a déclaré à Ars Technica le Dr Lauren Vasey, chef de projet à l'ETH Zurich.

Le mélange de terre utilisé dans l'impression par impact est composé principalement de matériaux d'origine locale comme de la terre excavée, du limon et de l'argile – des matériaux qui peuvent souvent être obtenus directement sur les chantiers de construction. Actuellement, seulement 1 à 2 pour cent environ de stabilisant minéral sont nécessaires, ce qui est bien inférieur à la teneur en ciment du béton conventionnel.

Un avantage clé de l’impression par impact par rapport à l’impression 3D sur béton est qu’elle ne nécessite pas de pauses pour que le matériau se solidifie entre les couches, ce qui permet une construction plus rapide. Le processus est également hautement personnalisable, permettant la production de conceptions de forme libre et de géométries complexes.

Peut-être plus important encore, l’impression 3D dans la construction n’est pas nécessairement durable sur le plan environnemental. Le processus incorpore souvent le ciment comme ingrédient clé, un contributeur important aux émissions mondiales de carbone, représentant une part substantielle de la production mondiale de CO2.

De plus, les additifs utilisés dans les mélanges de construction imprimés en 3D peuvent compliquer les scénarios de fin de vie des bâtiments. Ces composants chimiques rendent souvent difficile, voire impossible, le recyclage des matériaux une fois qu'une structure n'est plus nécessaire.

Les chercheurs ont utilisé avec succès l’impression par impact pour construire des murs et des colonnes mesurant jusqu’à 2 mètres (6,5 pieds) de hauteur. Ces structures peuvent supporter des charges importantes sans utiliser d’additifs chimiques comme le ciment pour plus de résistance. L’équipe travaille actuellement à l’intégration de méthodes de renforcement pour élargir les types et l’échelle des structures pouvant être construites.

Ils envisagent d'utiliser l'impression par impact pour la préfabrication hors site et la construction sur site et ont conçu le système pour qu'il soit compatible avec les machines de construction autonomes, notamment une pelle personnalisée appelée HEAP développée par le laboratoire de systèmes robotiques de l'ETH.

Les chercheurs visent à affiner davantage le mélange de matériaux pour éliminer le besoin d’additifs, rendant ainsi le processus entièrement circulaire. Les structures construites avec l’impression par impact pourraient être déconstruites et les matériaux pourraient être réutilisés pour de futurs bâtiments.

La technologie d'impression par impact a déjà été reconnue et a remporté le 3D Pioneers Challenge dans la catégorie Architecture en 2023. L'équipe de l'ETH Zurich travaille désormais à la commercialisation du procédé et prévoit de créer une installation de préfabrication au cours de l'année à venir. Ils estiment que les produits de construction imprimés par impact pourraient arriver sur le marché d’ici trois ans.