L'impression 3D en béton de l'enveloppe des bâtiments s'est considérablement développée ces dernières années. De plus en plus d'enveloppes de bâtiments sont imprimées en 3D, même des bâtiments de trois étages et des tours d'éoliennes. Toutefois, jusqu'à présent, tous les projets se sont limités à des pièces uniques ou à l'impression 3D de quelques bâtiments. Le coût élevé des mortiers d'impression 3D a empêché une application généralisée et à grande échelle sur des projets à plusieurs unités, y compris des projets de logements abordables à grande échelle. La révolution du béton est sur le point de changer cela.
L'utilisation de l'impression 3D dans les projets de construction a gagné du terrain à l'échelle mondiale, car cette nouvelle méthode de construction peut permettre de réaliser d'importantes économies grâce à l'utilisation efficace des matériaux et à la réduction des besoins en main-d'œuvre, ce qui permet de lutter contre la pénurie croissante de main-d'œuvre qualifiée, tout en offrant de nouveaux avantages en termes de liberté de forme. Toutefois, la quasi-totalité des projets réalisés à ce jour ont été imprimés, non pas avec du vrai béton, mais avec des mortiers secs ensachés/prêts à mélanger 3DCP caractérisés par une très forte teneur en ciment.
Plusieurs fournisseurs sont apparus à l'échelle mondiale pour faciliter l'adoption de l'impression 3D en proposant des solutions de mortier sec prêtes à l’emploi, relativement faciles à appliquer dans les différentes imprimantes 3D et les projets de démonstration. Mais le problème a été le prix, car les mortiers secs sont généralement 5 à 10 fois plus chers que le béton prêt à l’emploi ordinaire. Jusqu'à présent, aucune des grandes entreprises mondiales du secteur du ciment et du béton n'a été en mesure de proposer une solution permettant l'impression en 3D d'un type de béton ordinaire au même prix que ce dernier. CEMEX, en coopération avec le fournisseur d'imprimantes 3D pour la construction COBOD, leader mondial, a lancé une telle solution, appelée D.fab :
Davide Zampini, responsable de la R&D mondiale de CEMEX, explique : “CEMEX suit les développements de l'impression 3D depuis un certain temps, mais il était important d'intervenir avec une innovation et une amélioration significatives. Bien que nous reconnaissions qu'il peut être pratique d'imprimer en 3D avec des matériaux en mortier sec, notre objectif de R&D n'était pas de suivre cette voie, car nous pensons qu'il est important de rendre l'impression 3D accessible. En collaboration avec COBOD, nous avons développé le matériau et la solution technologique pour le béton imprimable en 3D. La gamme d'adjuvants D.fab de CEMEX a permis de développer une approche innovante d'impression 3D, tout en offrant un matériau comparable au béton conventionnel.”
La solution de CEMEX et COBOD consiste en un système d'adjuvants, où des produits chimiques spécifiques sont introduits dans la centrale et conçus pour rendre le béton fluide et facile à pomper. Tandis qu'un autre adjuvant, qui accélère le durcissement, est ajouté par l'unité de refoulement à la tête d'impression des imprimantes COBOD, et permet au béton de prendre forme instantanément et d'être constructible. -. La solution ne nécessite un approvisionnement central que pour moins de 1 % du mélange de béton, tandis que plus de 99 % du béton peut être basé sur des matières premières disponibles localement, y compris le ciment, qui peut provenir de n'importe quel cimentier, ce qui permet de réaliser des économies très importantes par rapport à l'impression 3D de mortiers. La nouvelle solution a d'abord fait ses preuves dans une banlieue de Luanda, la capitale de l'Angola, où elle a été utilisée pour imprimer en 3D le premier bâtiment imprimé en 3D en Angola, une maison de 53 m2 (570 pc).
Ricardo Almeida, PDG de Power2Build, Angola a déclaré :Pour résoudre la crise du logement abordable en Angola et en Afrique, il faut non seulement une technologie permettant de construire plus rapidement et de travailler avec une main-d'œuvre beaucoup moins qualifiée, mais aussi des matériaux aussi bon marché que le béton ordinaire“.. Pour notre premier bâtiment, nous avons utilisé 12 m3 de béton à 80 euros/m3 pour les murs. Le coût total des matériaux en béton pour la maison de 53 m2 était donc inférieur à 1 000 euros. Avec des prix de matériaux aussi bas, la résistance et la qualité du béton combinées à la vitesse et à l'automatisation de l'impression 3D, nous pouvons contribuer à résoudre la crise du logement abordable en Angola et ailleurs.”
Commentant cette étape importante pour l'adoption généralisée de la méthode d'impression 3D pour la construction, Henrik Lund-Nielsen, fondateur et directeur général de COBOD International, a déclaré : “Lorsque nous avons commencé l'impression 3D de construction en 2017, où nous avons imprimé en 3D le premier bâtiment imprimé en 3D d'Europe, nous avons réalisé nous-mêmes la recette du béton. Nous avons dû utiliser beaucoup de ciment pour que cela fonctionne, ce qui a eu pour conséquence de rendre notre recette trop coûteuse et non respectueuse du CO2. Si nous avons été heureux d'aider divers fabricants de ciment et de béton à mettre au point des mortiers secs imprimables en 3D, nous avons également insisté sur le fait qu'une solution permettant de fabriquer du béton réel à partir de matériaux disponibles localement serait nécessaire pour une application massive de notre technologie. Nous sommes plus que ravis que CEMEX ait relevé le défi, et fiers que nous ayons pu, en coopération, développer cette nouvelle solution. Les prix des matériaux passeront de 700-900 euros/m3 pour les mortiers imprimables en 3D à 60-90 euros/m3 selon la situation géographique. Cela équivaut à une réduction du coût des matériaux d'environ 90 % et change véritablement la donne pour notre secteur et le secteur de la construction dans son ensemble.“.