Des directives plus strictes concernant l’utilisation énergétique du bois usagé ont pour conséquence que de grandes quantités de déchets de bois ne peuvent plus être simplement brûlées, mais restent utilisables comme matériau. Le département « Experimentelles und Digitales Entwerfen und Konstruieren » (conception et construction expérimentales et numériques) de l’université de Kassel développe, en collaboration avec Buro Happold, un procédé d’impression 3D qui transforme les particules de bois résiduel en éléments de mur porteurs. Le projet est soutenu dans le cadre du programme « Zukunft Bau » de l’Institut fédéral de recherche sur la construction, les villes et l’espace.
l’accent est mis sur un matériau d’impression biosourcé composé de particules de bois usagé broyées, provenant principalement de flux de matières secondaires de l’industrie du bois, c’est-à-dire de bois post-consommation. Des partenaires industriels préparent le matériau et le mélangent à des liants biogènes pour obtenir une masse pâteuse qui peut être extrudée par des robots.
composants légers issus de l’imprimante 3D
Le résultat se distingue clairement de l’impression 3D en béton connue. La masse de particules de bois et de liant est appliquée par couches à l’échelle 1:1 et forme des éléments de construction légers mais solides. Des structures murales planes sont possibles, tout comme des géométries librement courbées, qui peuvent être adaptées avec précision sur le plan constructif et architectural.
la phase actuelle du projet Rafa 2.0 s’étend sur 18 mois et se base sur le projet précédent Rafa, dans le cadre duquel les chercheurs ont étudié de manière fondamentale l’aptitude des particules de bois usagé à la fabrication additive. Les formules des matériaux sont maintenant affinées, le processus d’extrusion optimisé et les éléments de construction testés dans des conditions de laboratoire, avec pour objectif un processus de fabrication numérique de bout en bout jusqu’au prototype à l’échelle réelle.
portant, résistant au feu et circulaire
Pour que le concept soit viable dans la pratique, les éléments imprimés doivent faire plus que simplement montrer leur forme. Il faut une capacité portante, une rigidité et un comportement au feu qui correspondent aux exigences de l’aménagement intérieur. Les partenaires du projet voient un premier champ d’application dans les systèmes de cloisons modulaires qui peuvent être facilement montés, démontés et réutilisés ailleurs.
ce principe s’inscrit dans les approches circulaires de la construction, dans lesquelles les éléments de construction ne sont pas éliminés à la fin de leur cycle de vie, mais transférés vers de nouvelles utilisations. Les éléments de construction peuvent être déconstruits sans être triés, car on renonce aux composants contenant des substances nocives. Une condition préalable pour des cycles de matériaux fermés dans la construction en bois.
la planification numérique, une technologie clé
La planification numérique joue un rôle central. Buro Happold est responsable de la conception informatique et de la planification de la structure et utilise des simulations pour prévoir le comportement structurel des éléments de construction. Les géométries sont optimisées de manière à ce que le matériau ne soit utilisé que là où il est nécessaire d’un point de vue statique – l’efficacité des ressources devient une tâche de conception.
« Nous faisons des déchets une opportunité, le bois récupéré devient des éléments de construction performants grâce au design numérique et à la fabrication additive », explique Shibo Ren de Buro Happold pour décrire l’approche. Fini la consommation linéaire, place à une pratique de construction circulaire, basée sur les données, qui associe étroitement la robotique, l’ingénierie et la conception.
perspectives pour la pratique
À court terme, le procédé vise à utiliser moins de matériaux et à réduire les émissions par rapport aux technologies d’impression 3D basées sur le béton. A long terme, il pourrait ouvrir de nouveaux marchés pour les constructions additives biosourcées. En particulier là où la légèreté, la déconstruction et la liberté architecturale sont requises.
la mise à l’échelle, les normes et l’acceptation dans la pratique de la construction détermineront si l’approche s’impose économiquement et à quelle vitesse. D’un point de vue technique, le projet montre déjà que la construction circulaire ne commence pas seulement par le recyclage, mais aussi par la conception. C’est là que les matériaux, les processus et les cycles de vie sont repensés.
