Il a toujours été logique de parler de pièces légères dans les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale ou de l’espace, mais parler de légèreté dans le secteur de la construction est assez nouveau.
Dans le secteur de la construction, les poutres en béton armé sont souvent utilisées pour les bâtiments et les ponts. En raison de leur longueur et de leur poids, elles nécessitent souvent de grandes machines pour leur transport et leur installation. Pour remédier à ce problème, des chercheurs de l’université polytechnique de Valence ont mis au point un système breveté qui utilise des segments de plastique imprimés en 3D « à la manière des Legos« , qui peuvent être assemblés pour réduire considérablement le poids et le temps de construction.
Selon les experts, les poutres imprimées en 3D pèsent jusqu’à 80 % de moins que les poutres en béton ou en métal, ce qui signifie qu’aucune grue ou camion lourd n’est nécessaire pour les transporter et les installer.
Elles permettent d’économiser du temps et de l’argent sur la main-d’œuvre et les matériaux ; et elles peuvent être imprimées et assemblées sur place, ce qui facilite donc leur installation n’importe où, quelle que soit la difficulté d’accès. Pour les experts, l’utilisation de plastiques recyclés comme matière première donne une nouvelle vie à ce produit et permet d’évoluer vers une construction plus durable.
« Notre objectif était de proposer une alternative aux poutres actuelles en béton armé. Celles-ci sont fabriquées à l’aide de profilés construits sur la longueur de la pièce, ce qui nécessite une installation coûteuse et est difficile à transporter », explique José Ramón Albiol, maître de conférences à l’École technique supérieure d’ingénierie de la construction (ETSIE) de l’Université polytechnique de Valence. « Après de nombreuses heures de tests et d’essais, la combinaison de l’impression 3D, du plastique et du béton a donné des résultats optimaux. Et en octobre dernier, ils ont fait breveter le système ».
Sa principale nouveauté réside dans le profil polymère de la poutre, composé de multiples segments longitudinaux qui peuvent être assemblés et bétonnés là où vous souhaitez installer la structure. La poutre est renforcée par des éléments qui assurent la rigidité de la structure et qui ne comportent aucun composant métallique. « Cela permet d’éviter la corrosion, de diminuer le poids et de simplifier le temps de travail nécessaire », ajoute Xavier Mas, de l’Institut de restauration du patrimoine (IRP) de l’Université polytechnique de Valence.
Le système supprime également le besoin de coffrages et de pliages coûteux, ce qui permet de travailler sans avoir à arrêter la circulation au niveau de l’infrastructure sur laquelle on travaille. « De plus, cette solution permet de diminuer la main-d’œuvre et les moyens auxiliaires nécessaires, ce qui entraîne des économies de coûts et de temps », ajoute José Luis Bonet, de l’Institut universitaire des sciences et technologies du béton (ICITECH) de l’Université polytechnique de Valence.
Une structure « humaine »
Une autre nouveauté du système réside dans la structure interne des profilés polymères. « Il s’agit d’une structure alvéolaire, qui permet de diminuer la quantité de plastique utilisée – et donc son poids – tout en maintenant la rigidité de la structure », explique Albiol.
Cette structure alvéolaire s’inspire des os humains autour de l’épiphyse, où l’on trouve une couche d’os spongieux à disposition trabéculaire – la structure alvéolaire – et une couche externe plus épaisse d’os compact. « C’est ce que nous avons transféré à ces poutres révolutionnaires, plus précisément à leurs profils. Il s’agit d’un système naturel très intelligent et sa reproduction dans ces poutres leur confère, avec le faible poids structurel, des capacités mécaniques très élevées », ajoute José Ramón Albiol.
Des pièces personnalisées partout
L’impression 3D permet de fabriquer des pièces personnalisées très près de la zone d’implantation, ce qui simplifie également le transport, réduit les coûts et facilite la personnalisation. « Pouvoir personnaliser les poutres in situ permet d’adapter les caractéristiques de chacune d’entre elles aux besoins structurels à chaque point de la construction. La possibilité de recycler les matériaux polymères pour produire les poutres réduit considérablement leur empreinte carbone », conclut Miguel Sánchez, du Département des systèmes et de l’informatique (DISCA) de l’UPV.
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