Un groupe de chercheurs de Cornell développe une méthode pour amener cette technologie dans l’océan. En imprimant en 3D du béton sous l’eau, cette nouvelle approche pourrait transformer la construction maritime sur site et la réparation d’infrastructures critiques qui relient les continents.
« Nous voulons construire sans être perturbateurs », a déclaré Sriramya Nair, professeure adjointe en génie civil et environnemental, qui dirige le projet. « Si vous avez un véhicule sous-marin téléopéré qui arrive sur le site en perturbant minimalement l’océan, alors il y a un moyen de construire plus intelligemment et de ne pas perpétuer les mêmes pratiques que nous avons sur terre. »
Le projet a démarré à l’automne 2024, lorsque l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense (DARPA) du département de la Défense a lancé un appel à propositions pour concevoir un béton imprimable en 3D pouvant être déposé à plusieurs mètres de profondeur sous l’eau – et ce dans un délai radicalement réduit d’un an.
« Lorsque l’appel à propositions est paru, nous nous sommes dit : Hé, faisons-le simplement pour voir, afin de comprendre au moins quels sont les défis », a expliqué Nair, dont le groupe travaillait déjà avec un robot industriel d’environ 6 000 livres pour imprimer en 3D des structures en béton à grande échelle. « Et il s’est avéré que avec notre mélange nous pouvions réellement imprimer en 3D sous l’eau en apportant des ajustements pour tenir compte de l’exposition continue à l’eau. »
L’impression sous-marine fait face à de nombreux défis. Le principal est d’empêcher le lavage, où les particules de ciment ne se lient pas pendant le dépôt, affaiblissant le matériau. La solution typique est d’introduire des produits chimiques d’adjuvants, mais ceux-ci créent leurs propres complications.
« Lorsque vous ajoutez ces produits chimiques, cela rend votre mélange très visqueux et vous ne pouvez pas le pomper. Donc, vous devez équilibrer cette pompabilité avec ces agents anti-lavage », a souligné Nair. « Lors de l’extrusion, même si vous n’avez pas de lavage, vous voulez qu’il puisse conserver sa forme et bien adhérer aux autres couches. Il y a de multiples paramètres en jeu. »
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La DARPA a ajouté un obstacle supplémentaire : le béton devait être composé principalement de sédiments des fonds marins et ne contenir qu’une petite quantité de ciment. L’incorporation de matériaux du fond de l’océan minimiserait la difficulté logistique du transport de grandes quantités de ciment par bateau.
En septembre, l’équipe de Cornell a démontré avec succès à un groupe de responsables de la DARPA en visite qu’elle se rapprochait de l’objectif élevé de sédiments de l’agence. C’était une étape majeure, selon Nair.
« Personne ne fait cela actuellement », a-t-elle affirmé. « Personne ne prend des sédiments des fonds marins pour imprimer avec. Cela ouvre de nombreuses opportunités pour réimaginer à quoi pourrait ressembler le béton. »
La deuxième phase du défi DARPA culminera en une sorte de compétition, où plusieurs équipes imprimeront en 3D une arche sous l’eau, en mars. Pendant des mois, l’équipe de Nair a réalisé des impressions tests dans un grand bac d’eau – produisant souvent plusieurs échantillons chaque semaine. Le cadre du laboratoire permet aux chercheurs de surveiller de près comment les couches sont déposées et la résistance, la forme et la texture de chaque arche.
