L’industrie du bâtiment connaît actuellement une transformation majeure. Des ingénieurs du MIT ont développé une innovation remarquable dans le domaine des matériaux de construction : une maçonnerie reconfigurable utilisant des briques en verre imprimées en 3D. Cette approche novatrice pourrait modifier en profondeur les méthodes de construction et de déconstruction des bâtiments.
Le concept de construction circulaire vise la réutilisation et la réaffectation des matériaux d’un bâtiment. L’objectif poursuivi est la minimisation de la fabrication de nouveaux matériaux et la réduction du « carbone incorporé » de l’industrie de la construction. Ce terme désigne les émissions de gaz à effet de serre associées à chaque processus tout au long de la construction d’un bâtiment, de la fabrication à la démolition.
Le potentiel écologique de la construction circulaire a motivé des ingénieurs du MIT à mettre au point un nouveau type de maçonnerie reconfigurable à partir de verre recyclé imprimé en 3D. Une technologie d’impression 3D sur verre, fournie par la spin-off du MIT Evenline, a été utilisée par l’équipe pour fabriquer des briques en verre robustes et multicouches. Chaque brique, en forme de huit, est conçue pour s’emboîter, rappelant le principe des briques LEGO.
Des performances mécaniques inédites
Les tests mécaniques ont révélé qu’une seule brique en verre résistait à des pressions comparables à celles d’un bloc de béton. Pour démontrer les capacités structurelles de leur innovation, les chercheurs ont construit un mur de briques en verre emboîtables. Cette maçonnerie en verre imprimable en 3D pourrait, selon leurs projections, être réutilisée de nombreuses fois comme briques recyclables pour les façades de bâtiments et les murs intérieurs.
Kaitlyn Becker, professeure adjointe de génie mécanique au MIT, a indiqué : « Le verre est un matériau hautement recyclable. Nous prenons du verre et le transformons en maçonnerie qui, à la fin de la vie d’une structure, peut être démontée et réassemblée dans une nouvelle structure, ou peut être remise dans l’imprimante et transformée en une forme complètement différente. Tout cela s’inscrit dans notre idée d’un matériau de construction durable et circulaire. »
Michael Stern, ancien étudiant diplômé du MIT et chercheur au Media Lab et au Lincoln Laboratory du MIT, ainsi que fondateur et directeur d’Evenline, a ajouté : « Le verre en tant que matériau structurel bouscule un peu les idées reçues. Nous montrons que c’est une opportunité de repousser les limites de ce qui a été fait en architecture.«
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L’inspiration pour ce nouveau design de maçonnerie circulaire trouve son origine en partie dans le Glass Lab du MIT. C’est là que Becker et Stern, alors étudiants de premier cycle, ont découvert pour la première fois l’art et la science du soufflage du verre.
Une technologie d’impression 3D innovante
L’équipe a utilisé pour son étude l’imprimante Glass 3D Printer 3 (G3DP3), la dernière version de l’imprimante à verre d’Evenline. Cet appareil est couplé à un four qui fond des bouteilles en verre broyées en une forme malléable et imprimable. L’imprimante dépose ensuite cette matière en motifs superposés.
Les prototypes de briques en verre ont été imprimés en utilisant du verre sodocalcique, couramment employé dans les studios de soufflage de verre. Deux chevilles rondes ont été incorporées sur chaque brique imprimée, rappelant les tenons d’une brique LEGO. Ces chevilles permettent aux briques de s’emboîter et de s’assembler en structures plus grandes.
L’équipe envisage la construction progressive de structures en verre autoportantes de plus en plus grandes. Stern a expliqué : « Nous avons une meilleure compréhension des limites du matériau et de la façon de le mettre à l’échelle. Nous pensons à des étapes intermédiaires avant les bâtiments, et voulons commencer par quelque chose comme un pavillon – une structure temporaire avec laquelle les humains peuvent interagir, et que l’on pourrait ensuite reconfigurer en un second design. Et on peut imaginer que ces blocs pourraient traverser de nombreuses vies. »
Cette innovation dans le domaine des matériaux de construction ouvre de nouvelles possibilités pour une architecture plus durable et adaptable. Les briques en verre imprimées en 3D pourraient jouer un rôle significatif dans la réduction de l’empreinte carbone du secteur du bâtiment, tout en offrant une flexibilité accrue dans la conception et la réutilisation des structures.
