Un petit pont en béton imprimé en 3D montre une voie possible pour construire avec moins de matière. Des chercheurs du MIT ont conçu une structure de 2,3 m de long, puis l’ont imprimée et testée.
Le béton est le matériau de construction le plus employé au monde. Sa production est aussi une source importante d’émissions de carbone. L’impression 3D pourrait réduire cet impact en déposant le matériau uniquement là où la structure en a besoin, sans moules traditionnels.
Hajin Kim-Tackowiak (à gauche), postdoctorant au département de génie civil et environnemental du MIT, et Zane Schemmer, étudiant diplômé, posent avec le pont en béton imprimé en 3D qu'ils ont conçu et testé en charge.
Photo MIT
Dans la pratique, les formes optimales calculées par les logiciels sont souvent trop complexes pour être fabriquées. Les méthodes d’optimisation peuvent imaginer des structures très légères, proches de toiles d’araignée. Mais une imprimante de béton doit composer avec l’épaisseur de sa buse et les trajectoires qu’elle peut réellement suivre.
L’équipe a donc intégré ces contraintes dès la conception mathématique du pont. Le logiciel tient compte de la largeur des couches de béton, des virages possibles et de l’obligation d’imprimer une trajectoire continue. Le modèle produit ainsi une forme qui peut être réalisée directement par la machine.
La structure a été imprimée avec un mortier courant en environ 30 minutes. Elle pesait environ 408 kg. Lors des essais, elle a supporté 907 kg de blocs répartis sur sa surface, sans flexion mesurable selon les chercheurs.
Construction d'un pont en béton de 2,3 mètres, imprimé en 3D couche par couche.
Vidéo : Département de génie civil et environnemental du MIT
Le test a révélé un point important. Pour les charges envisagées, la quantité de matériau nécessaire dépendait davantage des capacités de l’imprimante que de la résistance du béton. Une machine capable de déposer des couches plus fines ou de suivre des courbes plus serrées pourrait donc produire des structures encore plus économes.
La méthode permet aussi de gagner du temps lors de l’adaptation d’un projet. Les chercheurs indiquent qu’un nouveau dessin imprimable peut être obtenu en quelques minutes sur un ordinateur portable. Cette rapidité peut faciliter les ajustements sur un chantier ou pour des éléments de dimensions différentes.
Ce prototype n’annonce pas un remplacement immédiat des méthodes classiques. Il montre toutefois comment les outils de conception et les machines peuvent évoluer ensemble. L’enjeu est de construire des éléments sûrs, réalisables et moins gourmands en matière, sans sacrifier leurs performances mécaniques.