Comment l’impression 3D du béton permet d’économiser du matériel et du CO2

Le béton est le matériau de construction le plus utilisé dans le monde. Il peut être utilisé de plusieurs façons, peut être produit localement et est très durable. Ses performances environnementales, en revanche, font l’objet d’un débat critique. En particulier, la production du ciment composant le béton intégral émet beaucoup de CO2. « Si nous voulons rendre la construction en béton plus durable et respectueuse du climat, nous devons travailler sur de nouvelles formulations de béton et en même temps utiliser le béton de manière plus ciblée et plus intelligente », résume Andreas Trummer. En collaboration avec Stefan Peters, Trummer mène des recherches sur les méthodes de construction légère avec du béton à l’Institut de conception structurelle de la TU Graz. A l’origine, l’ingénieur civil se concentrait sur la construction bois, mais : « Dès que la compatibilité climatique entre en jeu – et c’est indispensable – nous devons nous tourner vers les matériaux de construction minéraux. Et c’est là que les très grandes économies potentielles de CO2 peuvent être augmentées. »

Les chercheurs ont acquis leur première expérience pratique dans le cadre du projet Atelierdach au Schloss Seehof à Lunz. Il appartient au sculpteur, graphiste, photographe et artiste médiatique autrichien Hans Kupelwieser. « C’était la première application en dehors du laboratoire. Nous avions beaucoup de temps et d’espace, ce qui n’est certainement pas le cas sur un ‘vrai’ chantier de construction », déclare Trummer. La première utilisation des éléments préfabriqués en béton léger dans des conditions réelles de chantier a été le plafond d’une sortie de parking souterrain pour un lotissement à Nördlingen, en Bavière. Le projet a été réalisé en coopération avec Eigner Bauunternehmung GmbH en quelques semaines seulement. Pour la première fois, la production des pièces en béton imprimées a été réalisée directement par l’entreprise d’exécution. L’équipe de TU Graz s’est occupée de la planification, de la conception et de la facilitation du projet. « Ce fut une collaboration très précieuse pour nous, car il existe de nombreuses subtilités qui ne peuvent être reconnues que dans le processus de chantier », décrit Trummer.

Entre-temps, il a été possible d’introduire la technologie de l’impression 3D du béton dans la pratique de la construction. Néanmoins, il reste des questions ouvertes, comme la question du renforcement des dalles de plancher avec des éléments en béton imprimé intégrés. Une dalle de béton lisse et conventionnelle est renforcée avec des barres ou des grilles en acier géométriquement simples. Dans le cas de dalles légères imprimées à nervures entrecroisées, cela est nettement plus complexe et donc plus coûteux. « Il y a simplement beaucoup plus de mouvements de la main nécessaires. C’était une grande réalisation dans notre institut », dit Andreas Trummer. L’Institut travaille donc avec la société AVI (Alpenländische Veredelungs-Industrie GmbH) basée à Graz dans le cadre d’un projet « City of the Future » financé par le FFG (impression 3D du béton et renforcement des structures portantes contraintes en flexion à faible émission dans la construction de bâtiments ) sur un nouveau principe de renforcement pour les dalles en béton de ce type. L’objectif est de faciliter le montage sur le chantier. Idéalement, à l’avenir, l’armature parfaitement ajustée pourra être commandée directement auprès de l’imprimante béton 3D pour chaque dalle légère planifiée individuellement.

Une autre spécialité de l’Institut est le béton cellulaire. Dans ce processus, des bulles d’air sont introduites dans le béton au moyen d’une mousse de protéines et stabilisées. Cela réduit également considérablement la quantité de matériau utilisé et confère en même temps au béton de meilleures propriétés d’isolation thermique. Bien que le béton cellulaire soit déjà traité par certaines entreprises, déclare Trummer : « Nous avons pu envoyer ce béton cellulaire à travers l’imprimante 3D pour la première fois. » Là où le béton doit être porteur, il doit être lourd et dense. Dans d’autres parties de la structure, une isolation thermique plus importante peut être nécessaire ; ici, le béton cellulaire de l’imprimante 3D pourrait être utilisé pour réduire les matériaux isolants à base de pétrole. « Beaucoup de choses sont envisageables ici et l’Institut est précurseur dans ce domaine, » dit Trummer. Il fait ici référence à la collaboration avec la société carinthienne Mai International, qui fabrique, entre autres, des pompes à mortier pour imprimantes 3D.