Une matrice en plastique renforcé de fibres agit comme un échafaudage qui peut être associé à des matériaux de construction conventionnels pour élargir les possibilités de conception de l’enveloppe.
La fabrication d’additifs dans l’architecture est dans une course au sommet : construire plus grand et mieux dans des délais plus serrés et avec des matériaux de plus en plus complexes. Mais la technologie s’avère précieuse dans la conception et la construction. Certains architectes l’utilisent pour repousser les limites de l’échelle et de la forme, tandis que d’autres exploitent sa nature précise pour créer des éléments ou des accessoires.
L’architecte Platt Boyd, AIA, basé à Chattanooga (Tennessee), travaille quelque part entre les deux. Il est le fondateur et le PDG d’une start-up de quatre personnes, Branch Technology, qui développe un système de mur modulaire associant un noyau à matrice ouverte de forme libre, imprimé en 3D, à des matériaux de construction conventionnels.
Branch Technology est récemment sortie du mode furtif avec le lancement d’une imprimante 3D à grande échelle qui sera utilisée pour créer des modules muraux. L’imprimante possède un bras robotique de 3.81 m (12,5 pieds) de long sur un rail de 10 m (33 pieds) de long qui, ensemble, offrent une surface d’impression de 7.62 m (25 pieds) de large par 17.67 m (58 pieds) de long, permettant à l’équipe de construire ses modules plus grands et plus efficacement.
Voici comment fonctionne le processus : L’imprimante extrude du plastique ABS renforcé de fibres de carbone en une grille verticale de la taille d’une paroi, qui est ensuite remplie d’un isolant en mousse pulvérisée pour plus de rigidité.
Le béton pulvérisé est déposé sur la grille, suivi de tout type de revêtement qui se fixerait normalement au béton, explique M. Boyd. Le plastique peut être acheminé pour la plomberie et l’électricité, ainsi que pour créer des ouvertures pour les fenêtres et les portes – une déviation difficile par rapport à la nature libre de la construction imprimée en 3D. Fabriqués hors chantier, les noyaux de matrice peuvent être transportés par camion sur le chantier et y être soudés au plastique avant que les autres matériaux ne soient ajoutés.
« Nous utilisons cette matrice [imprimée en 3D] comme coffrage ou échafaudage pour ces matériaux de construction normaux », explique Boyd. « Les matériaux deviennent vraiment la force et surtout une fois le béton appliqué, la matrice n’a presque plus d’importance. » Sur le plan structurel, en fait. En combinant l’impression 3D libre à l’échelle industrielle – dans la même veine que le travail révolutionnaire du designer néerlandais Joris Laarman – avec les éléments d’une enveloppe de bâtiment typique, les panneaux de Boyd libèrent les architectes des formes planes de la construction en bâton, bien que cela ait un coût.
Les murs intérieurs non porteurs coûtent actuellement entre 80 et 140 dollars par pied carré, soit un montant nettement supérieur à celui des structures à ossature en bois ou à montants métalliques.
Pour l’instant, Branch Technology fabrique son système de murs composites uniquement pour des applications intérieures non porteuses dans des projets commerciaux et résidentiels – en particulier des travaux sur mesure « où les gens recherchent la liberté de conception et la flexibilité », explique M. Boyd. Il prévoit le développement de murs porteurs et de murs extérieurs dans les huit à douze prochains mois. Pour une utilisation commerciale à plusieurs étages, M. Boyd prévoit que le système ne sera pas porteur et sera associé à une superstructure en acier ou en béton. D’autres éléments de construction repensés pour intégrer la technologie matricielle, tels que les systèmes de toiture, sont en cours d’élaboration, bien que l’équipe soit encore en train de peaufiner son processus.
L’impression de la matrice – la partie la plus longue de la fabrication du système – est un aspect qu’ils espèrent améliorer. Boyd dit qu’ils ont imprimé un mur de 2,5 mètres de haut sur 2,5 mètres de large en 30 heures, et qu’ils extrudent actuellement à un rythme de 1,5 livre (680 g) par heure. Il pense que l’imprimeur pourra extruder à une vitesse de 10 à 13 (4535g à 5896g) livres par heure d’ici un an, et l’équipe travaille avec le laboratoire national d’Oak Ridge, dans le Tennessee, pour le peaufiner.
« Si la production d’un bâtiment prend un an, ce n’est pas faisable », dit-il. « Le problème typique de la fabrication d’additifs dans la construction est le temps qu’il faut et le coût de production des matériaux. En ce qui concerne la vitesse, nous nous rapprochons encore de cet obstacle, mais pour ce qui est du coût, nous pensons que c’est raisonnable.
– Branche Technologie
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