Züblin construit des murs porteurs en béton « inédits au monde » avec une imprimante 3D

Züblin utilise une imprimante 3D Putzmeister pour construire un entrepôt pour Strabag en Allemagne (Image : Putzmeister)

Le bâtiment est le plus récent entrepôt de Strabag Baumaschinentechnik International à Stuttgart, en Allemagne, et sa construction créera à la fois une nouvelle installation pour Strabag tout en testant les capacités et les processus d'impression 3D de Züblin.

Grâce à l'imprimante à béton mobile KARLOS de Putzmeister, le mât de la machine a une portée de 26 mètres. Cette grande portée, explique M. Züblin, permet d'appliquer « du béton en plusieurs couches avec précision sur la base d'un plan prédéfini et numérique via une tête d'impression spéciale ».

Alexander Kuhn, responsable des services techniques de construction et de technologie chez Züblin, a déclaré : « La base du processus d'impression KARLOS est une pompe à béton intelligente montée sur camion, dont le bras télescopique peut se déplacer et délivrer du béton automatiquement le long de chemins prédéfinis dans l'espace tridimensionnel à l'aide d'une tête d'impression spécialement développée.

Jusqu’à présent, le principal défi de l’impression 3D de béton était le manque d’évolutivité de la technologie pour les projets à grande échelle. « L’impression s’est principalement faite avec des imprimantes dites à portique, qui sont limitées à la production de bâtiments de petite taille », explique M. Züblin.

La société a ajouté que KARLOS permet davantage de flexibilité et de portée, ce qui offre un potentiel d'évolutivité, même pour les projets à grande échelle.

« L'avantage économique de cette technologie « première mondiale », par rapport à d'autres technologies d'impression de béton ou de mortier comme l'utilisation d'une imprimante à portique, réside dans sa flexibilité et sa portée ainsi que dans la capacité d'imprimer des murs porteurs solides en une seule étape, conformes aux normes et réglementations en vigueur », a ajouté Kuhn.

L'entrepôt Strabag terminé après que KARLOS, une imprimante 3D Putzmeister, a livré la pâte à béton. (Image : Putzmeister)

En distribuant la pâte de ciment selon une méthode rectangulaire, un peu comme la forme d'une brique (par opposition à un bord arrondi comme la plupart des imprimantes à béton 3D), les murs carrés sont capables de supporter le poids du bâtiment.

« Empilées les unes sur les autres, les sections cubiques de chaque couche donnent naissance à des murs en béton non armés mais porteurs qui ne nécessitent aucune étape de travail supplémentaire », a ajouté Kuhn, notant que « le matériau utilisé dans ce processus est du béton ordinaire, C30/37, conformément à la norme EC2. »

Utiliser tous les aspects de l'automatisation

Le projet n'a toutefois pas été sans défis. Kuhn a ajouté qu'un plan multidimensionnel et dynamique a contribué à la cohésion de la structure.

« Les principaux défis pour obtenir une capacité de charge sont la combinaison entre la technologie du béton et la technologie des procédés », a-t-il reconnu. « D’une part, les recettes de béton doivent tenir compte de la résistance initiale ainsi que de la régularité adéquate du processus de pompage, tandis que d’autre part, la flèche de pompage doit être contrôlée avec précision en termes de positionnement et de vitesse de déplacement.

« De plus », a-t-il poursuivi, « le contrôle et la surveillance du comportement de retrait du béton et de son gain de résistance sont essentiels afin d'éviter les fissures dans chaque couche et entre les couches adjacentes qui pourraient entraîner soit l'effondrement de la section de mur fraîchement imprimée avant et/ou la perte (partielle) des propriétés mécaniques du mur après avoir atteint la résistance finale du béton. »

En combinant l'électrification, la planification numérique et l'utilisation d'un modèle BIM sur ce projet, Züblin a déclaré qu'il espérait développer de nouvelles méthodes de construction pour l'avenir.

« La combinaison des étapes de production, de la planification numérique du modèle BIM (Building Information Modelling) à la mise en œuvre par imprimante 3D, révolutionne les processus de construction. Les processus de travail sont considérablement rationalisés et accélérés grâce à l'automatisation », a déclaré l'entreprise.

« Outre l'élimination complète des travaux de coffrage, les avantages économiques et écologiques de la méthode comprennent la réalisation de sections de murs pleins en une seule opération et l'utilisation de bétons à teneur réduite en CO ₂ .

« En utilisant uniquement de l'électricité verte pour la machine entièrement électrique et en utilisant des bétons à faible teneur en _CO2 , Züblin et Putzmeister apportent une contribution importante à une construction de bâtiments plus durable à l'avenir. »