Journée Mondiale de la Terre : l’impression 3D au service des 4 éléments

Préserver notre planète est devenue l’une des principales préoccupations de notre société actuelle et s’il est aujourd’hui difficile et long de faire évoluer les mentalités, certaines initiatives visent à protéger les ressources de la Terre. C’est le cas d’un bon nombre utilisant la fabrication additive : vous le savez, par définition, on vient ajouter de la matière pour construire une pièce et donc à priori réduire la quantité de déchets. C’est en ce sens là qu’elle se veut plus “verte” que les autres méthodes de fabrication. L’impression 3D permet également de revaloriser le local et favorise une économie plus circulaire. Afin de vous faire découvrir certaines de ces initiatives, nous vous proposons de prendre une approche originale, via les 4 éléments : la terre, l’eau, le vent et le feu. Comment la fabrication additive permet-elle de les préserver ? Comment s’appuie-t-elle sur ces ressources pour bâtir un monde plus durable ? A l’occasion de la Journée Mondiale de la Terre, voici quelques exemples qui mettent notre planète à l’honneur !

TOVA, un prototype de maison imprimée en 3D en argile

TOVA a été créée par un groupe d’étudiants et de professionnels de l’Institut d’architecture avancée de Catalogne à Barcelone (IAAC) en utilisant les installations d’impression 3D de WASP et le plug-in Grasshopper du logiciel de CAO Rhinoceros 3D. Pour le construire, ils ont combiné la construction traditionnelle et la fabrication additive, en tirant le meilleur des deux processus et en les appliquant au projet. Leurs matériaux de construction sont entièrement durables : l’argile et l’eau. Afin d’obtenir le mélange parfait de matériaux naturels pour l’impression, des recherches ont été menées sur les conditions du sol. Cela a permis de trouver le bon mélange d’argile et d’eau pour mouler les murs. De plus, des géopolymères ont été utilisés pour la sous-structure et du bois pour le toit en veillant à ce qu’il résiste aux intempéries. D’autre part, ils n’ont pas oublié le design et ont cherché à en faire une construction belle et confortable.

Crédits photo : IAAC

TECLA, un logement éco-durable imprimé en 3D en terre crue

TECLA est un logement éco-durable imprimé en 3D en terre crue locale développé à Massa Lombarda, en Italie. Sa création a été rendue possible grâce à la collaboration entre, Mario Cucinella Architects et le fondateur de WASP, en s’appuyant sur la technologie d’impression 3D Crane WASP. Tecla est une maison neutre en carbone, fabriquée à partir de matières premières locales, ce qui permet de réduire les déchets et le gaspillage. Sa forme a été conçue en tenant compte du climat et de la latitude. Le mélange de terre a été optimisé pour équilibrer la masse thermique et garantir les meilleures conditions en termes d’isolation thermique et de ventilation. La maison a une superficie d’environ 60 mètres carrés et est divisée en une zone de jour avec cuisine et une zone de nuit avec salle de bains. Certains meubles sont intégrés dans la structure en terre crue, tandis que d’autres sont conçus pour être recyclés ou réutilisés à l’avenir.

L’impression 3D au service du traitement de l’eau polluée à Mar Menor

L’eau représente environ 71 % de la surface de la Terre, sous la forme d’océans, de lacs, de mers, de glaciers, de calottes glaciaires, de rivières, etc. Elle est essentielle à la santé de notre planète. Malgré cela, nous avons été confrontés à un certain nombre de catastrophes industrielles liées à l’eau, notamment en termes de pollution. Il semble que l’impression 3D pourrait contribuer à résoudre ces problèmes. Il y a quelques années, Mar Menor, une lagune côtière d’eau salée en Espagne, a été victime d’un désastre environnemental au cours duquel des milliers d’organismes ont été tués en raison des effets de la pollution, notamment des produits chimiques provenant de l’agriculture. En effet, l’eutrophisation extrême ou la prolifération massive d’algues a tué 85 % des herbiers marins, ce qui a entraîné la mort des poissons, incapables de respirer en raison du manque d’oxygène et des changements de salinité dans la lagune. Il était donc absolument essentiel d’éliminer les polluants afin de rétablir la santé du lagon. C’est là que la fabrication additive entre en jeu. Dans le cadre d’un projet financé par l’Agence espagnole de la recherche (AEI) et le Fonds européen de développement régional (FEDER), l’impression 3D a été utilisée pour fabriquer des dispositifs qui ont ensuite été combinés avec du carbone adsorbant synthétisé, un matériau capable de retenir des molécules sous la forme d’une fine pellicule sur ses surfaces externes ou internes afin de les éliminer de l’eau. Les tests ont été couronnés de succès, prouvant que les polluants pouvaient être éliminés en moins de 24 heures et qu’ils pouvaient donc contribuer aux efforts à grande échelle pour purifier les eaux contaminées à long terme.

Le dispositif imprimé en 3D conçu par Andreu Figuerola, Fernando Maya et Gemma Isabel Turnes.

ArchiREEF et l’impression 3D de récifs coralliens

L’une des pires conséquences du changement climatique auquel notre planète est confrontée est la dévastation des récifs coralliens dans le monde entier en raison du réchauffement de la planète. Heureusement, de nombreuses initiatives ont vu le jour pour tenter de restaurer les écosystèmes marins, notamment grâce à l’impression 3D. Hong Kong, par exemple, a accueilli ces dernières années plusieurs projets de restauration de sa baie, comme ceux de D-Shape et ArchiREEF qui utilisent la fabrication additive pour créer des récifs coralliens artificiels. Ce dernier utilise notamment de l’argile pour imprimer des structures en 3D. Cette technologie a joué un rôle déterminant dans le développement et la réalisation de ces modules bio-attractifs. Elle a permis l’utilisation d’une conception complexe et flexible, adaptée aux différents environnements marins. De plus, l’impression 3D a permis d’obtenir une meilleure résolution, d’utiliser des matériaux naturels, et s’est avérée plus rentable et plus rapide pour les scientifiques.

Les structures imprimées en 3D (crédits photo : archiREEF)

Capter le dioxyde de carbone dans l’air grâce à l’impression 3D

Quand il s’agit d’améliorer la qualité de l’air, de nombreux projets d’impression 3D sont mis en place pour lutter contre le réchauffement climatique. C’est le cas de GE Research qui s’est tourné vers la fabrication additive pour créer un système capable d’extraire le dioxyde de carbone de l’air. Les chercheurs en charge du projet ont collaboré avec des chimistes et des ingénieurs de l’Université Berkeley et de l’Université d’Alabama du Sud. Ils ont associés la technologie des échangeurs thermiques imprimés en 3D à des matériaux absorbants. Les trois entités ont apporté leur pierre à l’édifice en fonction de leur expertise. GE Research s’est chargé de fournir les échangeurs thermiques imprimés en 3D. Aucune information n’a été donnée sur la technologie utilisée. Cependant, il est probable qu’il s’agisse de procédés à base de métal et de poudre. De son côté, les chercheurs de l’Université Berkeley sont spécialisés dans le développement de matériaux absorbants et dans la modélisation. L’Université d’Alabama du Sud, quant à elle, a aidé à choisir les bons matériaux. D’après David Moore, le chercheur principal et le responsable technologique pour la physique et la chimie des matériaux de GE Research, le système de captation de dioxyde de carbone pourrait devenir une solution économique à grande échelle pour la décarbonation du secteur de l’énergie. 

L’échangeur thermique conçu et imprimé en 3D proposé par GE Research (crédits photo : GE Research)

L’impression 3D pour fabriquer des pales d’éoliennes

Un autre projet visant à réduire la pollution atmosphérique a été lancé par le National Renewable Energy Laboratory (NREL). Une équipe de chercheurs teste la fabrication de pales d’éoliennes modernisées à l’aide de l’impression 3D. Pour être plus précis, un système de résine thermoplastique est utilisé pour les designs. Cela permet de recycler les structures, ce qui n’est pas possible avec des turbines fabriquées de manière traditionnelle à partir de matériaux thermodurcissables. De plus, les pièces imprimées en 3D sont plus légères et moins chères, d’au moins 10% selon le NREL. Une production efficace est également assurée, puisque la durée de fabrication peut être réduite de 15%. L’objectif principal du projet est donc de réduire les émissions de gaz à effet de serre grâce aux nouvelles technologies. Les énergies renouvelables sont de plus en plus importantes dans le contexte du réchauffement climatique, c’est pourquoi des projets comme celui-ci sont particulièrement importants.

Une maison imprimée en 3D résiste au feu

L’État américain de Californie est régulièrement le théâtre de nombreux incendies qui détruisent les maisons et les alentours. Le réchauffement climatique contribue à la forte chaleur qui provoque des incendies incontrôlables en été et qui mobilise les pompiers de l’État. Dans une ville située à 300 km de San Francisco, Redding, il y a plus de 100 incendies par an. L’entreprise américaine d’impression 3D Emergent3D souhaite remédier à cette situation. Pour ce faire, l’entreprise a développé une maison résistante au feu imprimée en 3D, qui doit protéger les personnes en cas d’incendie. Le logement de plus de 100 mètres carrés dispose de plusieurs pièces, dont trois chambres et deux salles de bain. Le matériau utilisé est la solution de béton D.fab développée par COBOD et CEMEX et imprimée à l’aide de l’imprimante BOD2 de COBOD. En fait, la maison résistante au feu a été financée par la ville de Redding elle-même, dans le but d’augmenter davantage l’utilisation la technologie. Au total, sept maisons de ce type seront imprimées dans la commune.

Crédits photo : Emergent3D

Les drones imprimés en 3D d’Axle Box luttent contre les incendies de forêt

Axle Box Innovations, développeur de technologies de sécurité publique, utilise la fabrication additive pour soutenir le développement de drones imprimés en 3D pour la gestion et la protection contre les incendies. Face à la menace croissante des incendies de forêt aux États-Unis et dans d’autres pays, les pompiers s’appuient de plus en plus sur des technologies innovantes, telles que l’impression 3D, pour obtenir une vision précise de la situation. Pour répondre à ce problème, Axle Box utilise cette technologie afin de résoudre les problèmes de résistance, de vitesse et de coût liés à la création de drones résistants aux incendies. Les ingénieurs de l’entreprise ont mis au point un véhicule volant résistant à la chaleur, fabriqué à partir de nylon haute température avec un noyau de 25 % de fibre de carbone, qui sera utilisé pour le corps central et les capots latéraux. Ce matériau permet de créer des drones légers et robustes, des caractéristiques essentielles pour les applications de vol et de sécurité. Axle Box a choisi l’imprimante 3D HSE d’Essentium pour la fabrication, qui utilise un système d’extrusion double indépendant et des filaments. Cette technologie a transformé l’atelier de fabrication de la société, qui peut passer de la conception à la production en moins de quatre semaines. Cette technologie innovante devrait ainsi contribuer à lutter contre la menace croissante des incendies de forêt.

Crédit photo : ESSENTIUM

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