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Un pavillon bétonne la 3D

Sylvie Roman |  le 07/10/2016  |  TechniqueMatériauxYvelinesMatériel de chantierProduits et matériels

Grâce à un coffrage imprimé en trois dimensions, la start-up XTreeE ouvre de nouvelles perspectives au béton.

«C’est une révolution technique comparable aux débuts de la précontrainte par Freyssinet », s’enthousiasme Philippe Morel, architecte et cofondateur de la start-up XTreeE devant le premier ouvrage imprimé en 3D. Culminant à 3,43 m au point le plus haut, avec des murs dont l’épaisseur ne dépasse pas 10 cm pour des longueurs de 4 m et 2,70 m, le pavillon évoque une aubette aux formes sylvestres. Il trône devant le siège social de Dassault Systèmes à Vélizy-Villacoublay (Yvelines), où il vient d’être présenté aux partenaires du projet : le conseil régional d’Ile-de-France, LafargeHolcim et le groupe ABB.

Ce prototype est le fruit de nombreux mois de recherche et de partenariats croisés. ABB a fourni le robot industriel : un bras robotisé capable de réaliser des rotations et des mouvements complexes, tandis que les chercheurs de XTreeE ont développé la buse permettant d’injecter et de déposer le béton, couche après couche. La forme ovoïde, la structure, l’épaisseur des parois et du toit ont été conçues à l’aide des logiciels de Dassault Systèmes : Catia, pour la conception 3D, et Simulia, pour l’évaluation des performances et du comportement dans le temps des matériaux. Résultat : les parois de quelques centimètres d’épaisseur sont solidarisées entre elles, sur toute la hauteur de l’ouvrage, par des vagues sinusoïdales en béton, imprimées elles aussi par le robot. Cette structure interne des voiles assure à la fois la tenue et la résistance du prototype. Ainsi alvéolée, la structure peut être remplie de béton structurel, d’un isolant (soufflé ou en mousse de polyuréthane) ou, si les formes sont simples, d’un ferraillage et de béton traditionnel. Les tâches automatisées ont ensuite été transmises au robot, qui a déposé des centaines de couches de béton pour donner sa forme originale au pavillon.

Vingt heures d’impression pour le coffrage perdu.

Même si XTreeE a opté pour l’impression 3D indirecte - la partie imprimée en 3D forme le coffrage perdu de l’ouvrage - la formulation du béton est un élément clé. « Nous avons travaillé sur la base d’un béton fibré à hautes performances (BFUP) reformulé pour l’impression 3D, explique Vivien Esnault, ingénieur de recherche chez LafargeHolcim chargé du projet. Le béton contient moins de fibres afin de pouvoir être injecté dans la pompe et “coulé” à la vitesse adéquate. » Et d’ajouter : « Nous avons réalisé de nombreux tests afin de définir la vitesse d’impression. Il faut en effet que la prise du béton démarre entre chaque couche, tout en adhérant à la couche inférieure. » Au total, seulement vingt heures ont été nécessaires pour réaliser cet ouvrage. XTreeE estime maintenant avoir besoin de huit à douze mois de travail supplémentaires afin d’industrialiser et de faire valider sa technique. Les industriels de la préfabrication béton pourraient y trouver des gains financiers et de mise en œuvre, grâce à une économie de matériaux, en particulier pour réaliser des formes complexes qui nécessitent aujourd’hui plusieurs moules.

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