Formulation et caractérisation d’une encre cimentaire à faible impact carbone pour l’impression 3D

Estelle Hynek (1, 2) , D. Bulteel (1, 2) , Urquizar Antoine (3) , Sébastien Rémond (4)

1 LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et Géo-Environnement (LGCgE) - ULR 4515
2 CERI MP - IMT Nord Europe - Centre for Materials and Processes
3 Constructions 3D
4 LaMé - Laboratoire de Mécanique Gabriel Lamé

De nos jours, la priorité est au développement de matériaux et de technologies respectueux de l’environnement. C’est dans cette optique que s’inscrit cette étude réalisée en partenariat avec la société Constructions 3D. Cette dernière, dont le but premier est de vendre des imprimantes 3D à travers le monde, est soucieuse de l’impact environnemental que les mortiers imprimables peuvent avoir. Ainsi, des matériaux alternatifs au ciment tels que le métakaolin et le laitier de haut-fourneau ont été choisis afin de formuler une encre plus éco-responsable dont le taux de substitution du ciment s’élève à 70%. En vue des applications souhaitées, ce mortier à liant ternaire se doit d’être imprimable (c’est-à-dire pompable, extrudable et constructible). En effet, le matériau doit dans un premier temps être assez fluide pour être extrudé de la buse puis changer rapidement de comportement afin de supporter le poids des couches successives. Formulé à partir d’une encre de référence à liant uniquement cimentaire et en travaillant à maniabilité constante, le mortier à liant ternaire y est comparé afin d’en apprécier les propriétés à l’état frais et à l’état durci. De ce fait, les essais permettant d’évaluer l’imprimabilité et la constructibilité du mortier tels que le fall cône, l’essai d’étalement à la table à chocs et l’impression manuelle au laboratoire sont utilisés. Des essais de résistance mécanique en flexion et compression à 2, 7, 28 et 90 jours ainsi qu’un suivi dans le temps du comportement au retrait des deux matériaux sont effectués. Enfin, des tests d’impression à l’échelle 1 sont réalisés afin de valider ou non le caractère imprimable de l’encre à liant ternaire dans le but ensuite d’imprimer des objets à plus grande échelle. Il apparaît que l’encre à liant ternaire est bien imprimable à échelle 1 dans les mêmes conditions que l’encre de référence. Elle sera donc utilisée sur chantier pour en évaluer les propriétés en conditions réelles.

Mots clés: mortier imprimable; liant bas carbone; constructibilité

Domaines: Matériaux

Estelle Hynek, D. Bulteel, Urquizar Antoine, Sébastien Rémond. Formulation et caractérisation d’une encre cimentaire à faible impact carbone pour l’impression 3D. NOMAD 2022 - 4e conférence internationale francophone Nouveaux Matériaux et Durabilité, IMT Mines Alès; LMGC; LIFAM, Nov 2022, Montpellier, France. ⟨hal-03879722⟩