Un pont piétonnier imprimé en 3D de 15 mètres de long

impression 3d d'un pont en ASA

La construction 3D n’est pas un phénomène qui se limite uniquement aux maisons et au béton. Sur ce segment embryonnaire de l’impression 3D, on a pu observer ces dernières années toutes sortes de réalisations reposant sur des technologies et des matériaux de nature très différente. Le pont en acier de MX3D, les habitations en argile de WASP, ou plus récemment les pavillons en pierre de l’université ETH de Zurich, illustrent bien cette diversité.

Pour répondre aux défis de la construction, des imprimantes 3D toujours plus grandes et toujours plus rapides sont développées aux quatre coins du globe. Le dernier exemple en date nous est fourni par la société chinoise de construction Shanghai Construction Group. Cette entreprise à qui l’on doit le deuxième plus grand gratte ciel au monde, la Tour Shanghai, s’apprête à battre un nouveau record en réalisant le plus grand pont pour piéton imprimé en 3D.

Dans une vidéo publiée par Polymaker, on apprend que ce pont en plastique de 15 mètres de long et 5800 kg est actuellement imprimé à l’aide d’une imprimante 3D FDM (dépôt de matière fondue) développée par Shenyang Machine Group. Clefs de voute de cette machine gigantesque, le système d’extrusion et le lit d’impression ont quant à eux été conçus par Coin Robotic. L’investissement total se porterait à 2,8 millions de dollars.

Des granulés d’ASA chargés en fibre de verre

pont fabriqué par impression 3d

pont imprimé en 3D

Parce que le choix du matériau est primordiale dans la réussite d’une impression d’une telle envergure, c’est le spécialiste des filaments d’impression 3D Polymaker Industrial qui a été chargé de sa sélection. Au final c’est un plastique ASA (Acrylonitirle Styrene Acrylate) qui a été retenu, un matériau qui reprend les propriétés mécaniques de l’ABS, tout en étant beaucoup plus résistant en extérieur.

L’ASA a un autre avantage, celui-ci d’être moins sujet au warping, un phénomène récurrent pour les plastiques techniques et les grandes impressions. Les 12,5% de fibres de verre contenus dans les granulés d’ASA permettent de limiter cette réaction et d’ajouter de la résistance à l’impression. Pour vérifier la capacité de la structure à supporter les 13 tonnes de charge (soit 4 personnes au mètre carré), Polymaker a imprimé un pont test de 5 mètres de long.

Une chambre d’impression hors norme de 24 mètres de long

grande chambre d'impression

gif impression ASA

Le principal défi pour les protagonistes de cette construction XXL a été de maintenir une température ambiante suffisamment élevée pour éviter le warping. Il a fallu donc construire une chambre d’impression aux dimensions de l’imprimante 3D, soit 24 mètres de long sur 4 mètres de large et 1,5 mètre de haut.

Pour porter les 144 mètres cubes d’air à 38 °C, l’enceinte a été équipée de système de chauffage qui se déplacent en même temps que le portique. La chambre de fabrication est d’ailleurs si grande que les techniciens travaillent à l’ intérieur de l’imprimante 3D pour surveiller l’impression et déplacer les bâches au fur et à mesure de l’impression. L’enceinte permet en outre de protéger l’impression des poussières.

Malgré les 8 kg de matière déposés à l’heure, le délai trop long entre chaque dépôt de couche de plastique, soit près d’une heure de temps, a constitué une autre difficulté. Pour limiter le refroidissement entre chaque dépôt de couche et assurer la liaison avec la suivante, la tête d’impression a donc été équipée de 4 pistolets à air chaud (600 °C) dirigés vers l’impression. La température de fabrication est ainsi maintenue pendant que l’extrudeuse travaille pour une adhérence maximale des couches.

« L’échelle de cette imprimante 3d démontre le potentiel toujours croissant de la fabrication d’additive »

grande imprimante 3d

Cette construction dont on ignore encore la date de livraison, est le 4ème pont du genre connu à ce jour. Le premier inauguré en 2016 en Espagne, mesurait 12 mètres de long pour 1,75 mètre de large. Il s’agissait d’un pont composé de 8 segments imprimés dans un béton renforcé par des fibres de polypropylène.

« L’échelle de cette imprimante 3d démontre le potentiel toujours croissant de la fabrication d’additive. » Commente Polymaker. « Au fur et à mesure que de nouveaux procédés sont mis à l’essai et développés, Polymaker innovera de nouvelles solutions de matériaux pour stimuler la croissance dans cette industrie. Restez à l’écoute pour d’autres mises à jour sur l’objet 3d printed bridge. »