L’impression 3D de béton par injection : vers la fabrication de structures plus complexes ?

Publié le 30 août 2021 par Mélanie R. source : 3D natives

En Allemagne, des chercheurs de l’université technique de Brunswick travaillent sur le développement d’un nouveau procédé d’impression 3D béton. Ils s’appuient sur le principe de l’injection pour concevoir des formes plus complexes : ils viennent injecter un béton à grains fins dans un liquide porteur (une suspension de calcaire broyé plus exactement). Celui-ci agit comme une matrice qui vient soutenir la structure ; l’impression 3D de béton par injection pourrait ainsi permettre d’imaginer des designs intriqués, impossibles à produire autrement. 

Quand il s’agit d’impression 3D béton, on pense souvent à l’extrusion : un bras robotisé vient déposer des couches successives de matériau jusqu’à obtenir la structure finale. C’est le procédé le plus répandu à ce jour. Quelques acteurs s’intéressent toutefois à  la méthode de l’impression 3D de béton par injection qui consiste à déposer un matériau fluide dans un autre matériau aux propriétés rhéologiques spécifiques. Le premier matériau est maintenu de façon stable dans le deuxième ce qui permet d’imaginer des structures plus complexes. On pense ici à la jeune pousse française Soliquid qui a justement développé un procédé permettant d’imprimer des pièces en béton dans une matrice de gel. D’ailleurs, l’un des co-fondateurs, Amaury Thomas, fait partie des co-auteurs de cette étude. 

L’impression 3D de béton par injection permettrait de concevoir des formes plus complexes (crédits photo : TU Brunswick)

Ces derniers expliquent dans leurs travaux qu’on peut classer l’impression 3D de béton par injection en trois catégories : l’injection d’un béton à grains fins dans un liquide porteur non durcissant ; l’injection d’une suspension non durcissante dans un béton à grains fins ; l’injection d’un béton à grains fins aux propriétés spécifiques dans un béton aux propriétés différentes. L’équipe a choisi la première catégorie et a donc injecté son matériau dans un liquide, en l’occurence dans du calcaire broyé.

Elle ajoute : « Pour mieux comprendre les mécanismes physiques sous-jacents, nous réalisons des expériences qui font varier les propriétés rhéologiques du liquide porteur, le débit de béton et la vitesse de déplacement de la buse. Nous étudions l’effet des propriétés rhéologiques du liquide porteur sur la stabilité positionnelle du béton injecté dans des expériences d’impression à petite échelle. Sur cette base, nous développons un modèle analytique qui décrit la stabilité positionnelle en fonction des propriétés rhéologiques. »

Crédits photo : TU Brunswick

Comme les photos le montrent, il semblerait que les structures imprimées en 3D via ce procédé soient plus complexes en termes de forme : nous n’avons pas un bloc de matériau mais des sortes de brins de béton qui s’imbriquent les uns aux autres. Cette méthode pourrait servir au secteur aérospatial, notamment pour imaginer des structures légères innovantes capables d’aller dans l’espace. C’est en tout l’ambition des chercheurs – vous pouvez retrouver l’ensemble de leur étude ICI.

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