2.2 Les étapes de l'impression 3D | Béton 3D DL

L'impression 3D béton pour la construction. Comment ça se passe? 

Nous allons voir les trois étapes de ce processus.

Imprimer un objet, c'est d'abord dessiner et concevoir l'objet en utilisant des outils numériques. Comme pour la conception d'une pièce béton traditionnelle, la création d'un élément béton commence par la réalisation de plans 2D, puis en 3D avec un logiciel de conception assistée par ordinateur ou CAO.

Les étapes suivantes sont spécifiques à l'impression 3D. La première étape est de créer un fichier STL, qui traduit la géométrie de l'objet pour qu'elle soit compatible avec l'impression 3D. Puis il s'agit de relier ce dessin de l'objet aux paramètres du matériel utilisé, grâce à un logiciel dédié qui permet d'obtenir le fichier GCode.

Ce fichier GCode regroupe toutes les informations de géométrie, de tranchage en plusieurs couches, ainsi que les paramètres d'impression, tels que la vitesse de déplacement de la buse, la vitesse d'extrusion par exemple.

C'est ce fichier qui sera fourni à l'équipement. Par ailleurs, l'encre qui sera imprimée est un béton ou un mortier dont les composants sont les mêmes que pour un béton ou un mortier coulé en place, c'est-à-dire des granulats et éventuellement des additions, du ciment, de l'eau et des adjuvants.

La formulation est en revanche particulière, c'est à dire que ce sont les quantités de chacun de ces constituants qui doivent être adaptées pour présenter une rhéologie et une résistance compatibles avec l'impression. Une fois le béton fabriqué, il est transporté jusqu'à l'imprimante par différents moyens, comme le pompage par exemple.

Il est ensuite extrudé à travers une buse. Différents systèmes d'extrusion existent avec une ou plusieurs buses. Dans tous les cas, la mise en place se fait couche par couche, suivant les paramètres de fabrication définis dans le fichier GCode. On parle de fabrication additive puisque la matière est ajoutée à chaque passe, pour obtenir finalement une pièce imprimée de la forme souhaitée, avec la juste quantité de matière, là où elle est nécessaire, sans coffrage et sans déchets. Et voici comment fabriquer une pièce imprimée en béton.

Concrete 3D printing for construction. How does it work?

Let's look at the three stages of this process.

Printing an object begins with designing it using digital tools. Similar to designing a traditional concrete piece, creating a concrete element starts with 2D plans and progresses to 3D using computer-aided design (CAD) software.

The subsequent stages are specific to 3D printing. The first step is creating an STL file, translating the object's geometry to be compatible with 3D printing. Next, connect this object design to the hardware parameters using dedicated software to generate the GCode file.

This GCode file includes all geometry information, layer slicing, and printing parameters, such as nozzle movement speed and extrusion speed.

This file is then provided to the equipment. The ink used for printing is concrete or mortar with the same components as those used for cast-in-place concrete or mortar—aggregates, cement, water, and possibly additives. However, the formulation is unique, adjusting the quantities of each component for rheology and strength compatible with printing.

Once the concrete is prepared, it is transported to the printer through various means, such as pumping. It is then extruded through a nozzle. Various extrusion systems exist, with one or multiple nozzles. In all cases, the placement occurs layer by layer, following the manufacturing parameters defined in the GCode file. It is termed additive manufacturing since material is added with each pass, ultimately creating a printed piece with the desired shape and the right amount of material precisely where needed—without formwork and waste. And that's how you manufacture a concrete printed piece.