La nouvelle imprimante à béton 3D expéditionnaire de l'armée américaine peut aller n'importe où, construire n'importe quoi

Le programme ACES (Automated Construction of Expeditionary Structures) du US Army Corps of Engineers change la donne pour la construction dans les régions éloignées. Le projet fournira des imprimantes de béton 3D robustes qui peuvent aller n'importe où et imprimer (presque) n'importe quoi. Le projet a débuté il y a plusieurs années lorsque les imprimantes à béton en étaient encore à leurs balbutiements, mais même alors, il était évident que les produits commerciaux ne répondraient pas aux besoins de l'armée.

"Notre priorité était de développer une capacité utilisant la technologie d'impression 3D pour une utilisation dans un environnement expéditionnaire, spécifiquement adaptée à des fins militaires", m'a dit Megan Kreiger, responsable du programme de construction additive au Centre de recherche et de développement des ingénieurs de l'armée. "Cela signifie qu'il doit être expédié dans un conteneur, qu'il doit utiliser des matériaux locaux, qu'il doit fonctionner dans un environnement sale et qu'il doit pouvoir encaisser des coups tout en restant fiable."

Les contours complexes de ce mur de caserne, difficiles et longs à produire par les méthodes de construction traditionnelles, sont simples pour l'impression 3D ACES.

ACES a produit plusieurs imprimantes en collaboration avec différents partenaires industriels. Par exemple, ACES Lite a été réalisé en partenariat avec Caterpillar dans le cadre d'un accord de recherche et développement coopératif. Il se range dans un conteneur d'expédition standard de 20 pieds et peut être installé ou démonté en 45 minutes, dispose de vérins intégrés pour un nivellement rapide et peut être calibré en quelques secondes, ce qui le rend plus simple que d'autres appareils. Dans l'ensemble, l'imprimante ressemble à une grue à portique, avec une pompe à béton, un tuyau et une buse robotisée qui dépose des couches précises.

"C'est comme une imprimante 3D de bureau où vous avez une alimentation continue de matériau, mais c'est du béton plutôt qu'un rouleau de filament plastique", explique Kreiger.

Les Marines du 7e Bataillon de soutien du génie ont collaboré avec le US Army Corps of Engineers pour ... [+] construire un bunker imprimé en 3D, le premier du genre. Notez la disposition en forme de portique de l'imprimante 3D.

ACES Lite peut être fixé à n'importe quelle bétonnière, et pas seulement aux types standard de l'armée. Alors que les imprimantes de construction 3D nécessitent généralement un mortier spécialisé, ACES est conçu pour fonctionner avec des matériaux locaux. Cela a impliqué un travail considérable avec l'utilisation de béton incorporant des granulats. Les résultats sont impressionnants et ACES a démontré comment il peut fabriquer des casernes, des ponts, des bunkers, des barrières ou d'autres structures presque en appuyant sur un bouton.

Selon le site Web ACES, l'impression 3D peut compléter une structure d'échantillon en un jour au lieu de cinq, avec une équipe de trois personnes au lieu de huit, et avec moins de frais généraux logistiques. Kreiger note que non seulement cela réduit le travail, mais en particulier cela réduit le besoin d'un travail lourd et éreintant. L'équipe de construction du futur aura peut-être besoin de plus d'intelligence que de force.

Il faudra certainement des cerveaux pour profiter pleinement de la liberté de conception qu'offre l'impression 3D, qui n'est limitée que par l'imagination.

"Semblable à ce que fait l'impression 3D pour la fabrication, vous pouvez créer des formes complexes très facilement à peu ou pas de frais supplémentaires", explique Kreiger.

Plutôt que d'être contraint à des formes standard, tout peut être personnalisé à la demande. Vous n'êtes plus limité à un ensemble de blocs Lego. Si vous voulez une isolation intégrée, ou une certaine épaisseur de béton pour la protection, ou une taille ou une forme d'ouverture particulière, le système peut le faire. ACES peut construire des structures qui seraient difficiles avec des méthodes normales : par exemple, un bâtiment de caserne de démonstration imprimé en 3D a des murs incurvés à la base pour plus de résistance et plats plus haut.

Après avoir imprimé en 3D ce pont piétonnier, l'équipe ACES prévoit maintenant de créer le premier pont de véhicule imprimé en 3D au monde.

La qualité de construction est également nettement meilleure que dans les régions éloignées parfois observées.

"Dans un environnement expéditionnaire, les bâtiments sont conçus pour répondre aux normes américaines, mais ils sont souvent de qualité inférieure en raison de conditions de terrain imprévues, de la logistique de construction et de la qualité des matériaux dans les régions éloignées", explique Kreiger.

Avec l'impression 3D, tout peut être fabriqué selon les mêmes normes élevées. Cela devrait signifier qu'en plus d'être disponibles plus tôt, les bâtiments seront plus confortables pour les occupants et plus durables.

Et alors qu'auparavant toute une gamme d'équipements différents était nécessaire pour construire différentes structures (points de contrôle barrières, ponts), une imprimante ACES peut tout faire.

La nouvelle technologie n'est pas magique et, comme le dit Kreiger, la construction imprimée en 3D est toujours de la construction. Il ne fait pas tout. Un bâtiment imprimé nécessite toujours un toit et des finitions comme tout autre ouvrage de construction. Dans les zones avec une bonne logistique où l'équipement, la main-d'œuvre et les matériaux sont tous abondants, il peut y avoir peu d'avantages à l'approche ACES. Mais dans les environnements expéditionnaires, où toutes ces choses sont susceptibles d'être rares, ACES pourrait faire une réelle différence.

ACES apportera des avantages militaires spécifiques : "ACES fournira une imprimante 3D automatisée pour construire des passages d'écart, des obstacles et des positions de protection de la force en utilisant du béton et d'autres matériaux disponibles localement à un rythme que les adversaires ne peuvent égaler", selon un document budgétaire.

La technologie est susceptible de se répandre rapidement au-delà de l'armée. Quiconque effectue des travaux de construction dans un environnement difficile, des secours en cas de catastrophe à la recherche scientifique en passant par le tourisme et la construction d'infrastructures de communication dans des endroits reculés, en verra probablement les avantages.

Pour le moment, la technologie semble être en avance sur l'application. Kreiger note que dans le monde civil, de nouveaux codes de construction sont nécessaires pour que les structures imprimées en 3D puissent être certifiées sûres à utiliser. Et pour les militaires, il s'agit de convertir les gens à l'idée que l'impression 3D béton n'est pas une technique exotique et méconnue mais simplement un outil de plus à déployer selon les besoins. Une série de démonstrations est prévue, dont le premier pont de véhicule imprimé en 3D au monde, et les premières imprimantes ACES devraient être déployées sur le terrain en 2022.