Inventions · Article thématique
Les éléments de construction complexes en béton exigent non seulement une conception soignée, mais aussi un coffrage réalisable. Le projet FoamWork de l’ETH étudie l’utilisation d’une mousse minérale imprimée par un robot comme coffrage. L’invention intervient donc en amont du coulage proprement dit. Un prototype de dalle documenté en illustre le principe, sans pour autant constituer déjà un procédé de construction universellement homologué pour tous les types de bâtiments.
La véritable invention réside dans le moule en négatif
Le béton peut prendre des formes très variées, mais son coffrage est souvent complexe à réaliser. En particulier, les nervures ramifiées ou les sections variables nécessitent de matérialiser au préalable la géométrie souhaitée sous la forme d’un moule capable de résister aux efforts du coulage. FoamWork transpose cette étape dans un processus d’impression robotisée. Une équipe de l’ETH Zurich a développé cette approche à partir de mousses minérales étudiées conjointement avec l’entreprise FenX. Dans le futur élément de construction, les pièces imprimées occupent précisément les zones qui ne doivent pas être remplies de béton. Il devient ainsi possible de créer une structure interne complexe sans devoir réaliser chaque réservation de manière conventionnelle, par assemblage de panneaux individuels. Selon la configuration étudiée, les pièces en mousse peuvent rester dans l’élément ou servir de coffrage temporaire. Ces deux variantes imposent des exigences différentes en matière de matériau et de mise en œuvre.
Une dalle illustre le déroulement du procédé
Le démonstrateur documenté publiquement est une dalle nervurée d’environ deux mètres sur 1,3 mètre. Le tracé de ses nervures suit les directions des contraintes principales déterminées à partir du comportement structural. Pour sa fabrication, 24 éléments en mousse, déclinés en douze formes différentes, ont été imprimés puis disposés à la main à l’intérieur d’un coffrage périphérique en bois. Le coulage a ensuite été réalisé avec un béton fibré à ultra-haute résistance. Cet enchaînement met en évidence une différence importante par rapport aux représentations simplificatrices d’une construction entièrement automatisée : ici, le robot n’imprime ni le bâtiment achevé, ni même directement la dalle en béton dans son ensemble. Il fabrique des pièces de coffrage spécifiques dans le cadre d’un processus combiné. La conception, l’impression de la mousse, l’assemblage manuel, le coulage et le durcissement restent des étapes distinctes, qui doivent être coordonnées sur le plan technique et qui s’influencent mutuellement.
Du démonstrateur à une fabrication fiable
Les travaux de recherche portent non seulement sur la forme, mais aussi sur les défis liés à la fabrication et à l’association des matériaux. Pour une application plus large, la précision dimensionnelle, le comportement lors du coulage du béton et la liaison entre les matériaux utilisés comptent notamment parmi les paramètres déterminants. Par ailleurs, une dalle prototype convaincante sur le plan géométrique ne remplace pas les justifications de capacité portante propres à chaque projet. Un démonstrateur unique ne permet pas davantage de conclure à une réduction générale des coûts. L’apport technique consiste, dans un premier temps, à rendre possible la fabrication de pièces de coffrage complexes directement à partir de modèles numériques. Cette approche peut offrir une plus grande liberté dans la conception des éléments de construction et permettre de nouveaux processus de fabrication. Il est donc plus juste de décrire FoamWork comme une approche de fabrication étudiée expérimentalement. Son adéquation à un projet de construction donné dépend des dimensions des éléments, des propriétés requises, des conditions locales de fabrication et des justifications nécessaires dans chaque cas.
Sources et informations complémentaires
- ETH Zürich, Digital Building Technologies: FoamWorkdbt.arch.ethz.ch
- International Journal of Architectural Computing: Foamworkdoi.org
Rédigé avec l’aide de l’IA à partir des sources citées, dans une formulation originale. Le texte distingue les résultats de recherche, les prototypes techniques et les connaissances établies. Cet article thématique n’est pas une actualité du jour.