Impression 3D en céramiques, sables et bétons

À l’heure actuelle, très peu de machines sont capables d’imprimer en céramique. Le procédé est assez complexe, ce qui suppose d’être familiarisé avec un certain nombre de règles de design.

Son impression se déroule généralement en deux temps : le matériau composite est d’abord imprimé par frittage laser ou 3DP, puis l’objet subit un traitement suivi d’un émaillage à chaud à plus de 1 000 °C, comme lors d’un émaillage traditionnel. Différentes couleurs peuvent être alors appliquées lors de cette seconde phase du processus.

Certains matériaux de moulage couramment utilisés en fonderie, comme les sables, sont également compatibles avec l’impression 3D. Ainsi, le Ceramics 5.2, un sable de silicate et d’aluminium proposé par EOS, peut être employé pour la fabrication de moules destinés à toutes sortes d’applications. Résistant très bien à la chaleur, il convient donc parfaitement pour des moulages nécessitant des températures élevées. Les matériaux Quartz 4.2 et Quartz 5.7, aussi édités par EOS, sont des sables de quartz enduits de résine phénolique, utilisés pour réaliser des moules aux formes complexes.

Structures imprimées avec Stone Spray à l’aide de sable de plage.
(Source : Petr Novikov, Inder Shergill et Anna Kulik – Institute for Advanced Architecture of Catalonia)

Du côté des machines, il y a aussi des avancées dans ce domaine. Une équipe de jeunes architectes espagnols de l’IAAC (Institute for Advanced Architecture of Catalonia) a ainsi mis au point un robot à énergie solaire, baptisé Stone Spray, qui est capable d’imprimer en 3D des structures en sable. Conçu pour fonctionner en extérieur, ce robot mixe le sable avec un liant, puis le vaporise couche après couche.

Parallèlement, les recherches se multiplient dans le domaine de l’impression de matériaux sur de grandes surfaces. Alors que jusqu’à présent, l’impression 3D en architecture était cantonnée à la production de maquettes et de modèles réduits, il est désormais envisageable d’imprimer en 3D des maisons.

C’est ce que propose la société Contour Crafting, qui annonce pouvoir imprimer en 3D des habitations d’une superficie de 200 m2 en une vingtaine d’heures, avec ajout ultérieur des portes et fenêtres. Cette solution pourrait être envisagée dans les cas d’urgence (catastrophes naturelles, zones dévastées), permettant ainsi de construire des maisons très rapidement et à moindre coût.

Les matériaux utilisés dans ce contexte sont des similibétons. Le MIT Media Lab a notamment mis au point un dispositif d’impression 3D de moules de grande taille en polyuréthane. Ce polymère, très fréquent dans la fabrication de structures en mousse, présente de nombreux atouts : très bonne isolation thermique, temps de durcissement réduit, stabilité dans le temps. Le béton est ensuite coulé dans ces moules en polyuréthane, qui mesurent entre 1,5 et 1,8 m de long.