4 façons dont l'impression 3D apporte des matériaux durables à la construction

L'impression de construction a vu beaucoup de grandes initiatives au cours des dernières années, des drones d'impression 3D aux énormes machines à construction infinie entraînées par câble. Cependant, faire passer la construction au niveau supérieur ne consiste pas uniquement à améliorer le matériel, mais également les matériaux d'entrée. Ce n'est un secret pour personne que l'industrie de la construction peut être un gaspillage, étant l'un des plus gros consommateurs de ressources. Bien que l'impression 3D diminue le niveau de déchets, elle offre également des opportunités dans de nouveaux matériaux.

Le simple fait d'appliquer les mêmes anciens ciments et méthodes peut faire aimer la technologie à certains dans le domaine de la construction, mais présenter une voie à suivre avec des opérations automatisées durables, moins chères et plus respectueuses de l'environnement peut apporter quelque chose de nouveau et de véritablement perturbateur au mélange. Après tout, l'impression 3D a fourni de nombreuses possibilités de matériaux différents pour la fabrication, alors pourquoi ne pas examiner son potentiel en alternant les blocs de construction de nos maisons, bureaux et, peut-être un jour, des villes entières.

La maison à 1 000 $ de WASP

Figure 1 Avec l'aimable autorisation de WASP

Bien qu'il ne soit pas 100 % durable, et compte tenu du fait que la version commerciale peut coûter beaucoup plus de 1 000 $ en fin de compte, le projet Gaia de WASP représente toujours une proposition intéressante pour les possibilités de construction potentielles avec de nouveaux matériaux. La maison elle-même est ultra-bon marché, s'élevant à environ 1 000 $ en coûts de matériaux. Cela pourrait constituer une solution cruciale à la crise du logement et faire baisser les prix des bâtiments pour la prochaine génération.

Le projet Gaia utilise un mélange à base de terre et de riz, tandis que le béton constitue les fondations principales du bâtiment et que le toit est principalement composé de bois. WASP a démontré le processus de construction uniquement du cadre, donc avec l'électricité, l'éclairage et la plomberie, les constructeurs peuvent encore avoir besoin de prendre en compte les coûts des matériaux et de la main-d'œuvre. Cela dit, c'est un miracle que le cadre coûte autant qu'un téléphone haut de gamme, ce qui montre à quel point la technologie de fabrication additive a évolué.

"Gaia représente un exemple de réduction des coûts, surtout si on le compare aux performances thermiques qui ne sont généralement obtenues qu'avec différents systèmes traditionnels », a expliqué Massimo Moretti, PDG de WASP. "Pour le moment, l'entreprise évalue toutes les possibilités d'entrer sur le marché de la construction. La stratégie la plus fiable sera probablement un service de construction, avec notre équipe impliquée dans la construction du mur. ”

L'impression de tourbe comme alternative au béton

La tourbe est principalement constituée d'un mélange de matières végétales décomposées originaires de nombreuses zones humides et marécageuses. En tant que matériau naturel, il a le potentiel de se développer comme une alternative bon marché aux ciments et en même temps, les chercheurs suggérant des réductions de coûts allant jusqu'à 90 %. Il n'est pas surprenant que ce soit des chercheurs de l'université estonienne de Tartu qui aient découvert ce moyen de traitement étant donné qu'il représente 20 % du territoire estonien.

Certains pourraient craindre que cela signifie l'excavation des tourbières pour toutes ces opérations de construction industrielle agressives. Nul besoin de s'inquiéter, car il n'utilise que la partie la plus sèche de la tourbe et des déchets tels que les cendres de schiste bitumineux comme agent liant principal (ce qui empêche l'alcalinité qui s'accumule dans le matériau en raison de l'humidité). Ce qui rend le matériau beaucoup plus souhaitable, c'est qu'il n'y a guère besoin d'isolation, de remplissage ou même de blocage du bruit en raison de l'étanchéité à l'air de la construction.

C'est aussi assez bon marché à construire, les chercheurs estimant à 5 000 € l'impression 3D du cadre extérieur d'une maison de 100 à 150 mètres carrés. C'est 1/10 ^ème du coût des techniques de fabrication traditionnelles.

Impression de construction en chanvre pour l'isolation et les panneaux

Alors que certains défenseurs trop zélés de la légalisation soutiennent que le chanvre est un matériau miracle qui peut tout accomplir, ils pourraient exagérer un peu son utilité. Beaucoup ont cité l'utilisation du "béton de chanvre" comme une bien meilleure alternative au béton traditionnel, mais malheureusement, le jury n'est toujours pas d'accord en raison de son prix plus élevé (selon la zone), de sa faible densité et de son manque de capacité de charge. Cependant, le chanvre lui-même présente plusieurs avantages qui le rendent idéal pour certaines parties des maisons.

La société australienne de chanvre Mirreco pourrait en être la meilleure illustration. Leur procédure d'impression 3D utilise la biomasse de chanvre comme matériau pour la fabrication de panneaux de construction pour les maisons. Mirreco est spécialisé dans les machines capables de traiter une plante de chanvre entière et de la séparer en divers éléments, offrant de nombreuses options biodégradables pour le secteur de la construction.

Le chanvre est un matériau très polyvalent car il peut produire des matériaux plus rigides pour des choses comme des cordes et des sacs ou être compressé en une masse solide plus dure pour les panneaux et l'isolation. Alors que le projet est encore en développement, Mirreco a trouvé un partenaire dans Arcforms, qui souhaite aider à mettre en valeur le potentiel de la biomasse de chanvre dans le secteur de la construction en construisant des maisons. Il favorise également la culture de plantes qui peuvent aider à réduire le carbone dans l'atmosphère, ce qui présente un avantage supplémentaire.

Des composites de bambou au lieu de bois

Les matériaux biodérivés peuvent fournir une texture unique pour la conception et peuvent être facilement disponibles comme matière première pour de nombreux projets. Le bambou, par exemple, pousse rapidement dans une large gamme de climats et certaines espèces poussent plus de trois pieds par jour. Il peut envelopper 35% de masse en plus par hectare que la quantité équivalente pour les arbres et en plus c'est un produit naturellement organique ne nécessitant ni engrais ni pesticides.

"Le bambou a des propriétés intéressantes et nous pouvons en obtenir un volume élevé », a déclaré le scientifique Soydan Ozcan de la division Science et technologie des matériaux du Laboratoire national d'Oak Ridge. Le projet a utilisé environ 10 000 livres de matériaux, ce qui en fait le plus grand jamais commandé par DesignMiami.

Même en dehors du bambou, il existe des tonnes d'autres matières premières naturelles qui permettent une meilleure utilisation des formes imprimées en 3D, offrant des alternatives moins chères et plus durables à nos matériaux actuels. La déforestation, les émissions de carbone et les déchets non biodégradables devenant de si gros problèmes, il serait temps que nous commencions à penser (et à agir) différemment !

Images présentées avec l'aimable autorisation de WASP, Estonian Peat Association, Mirreco &Oak Ridge National Laboratory.