Plus connue pour ses exploits en fabrication directe, l’impression 3D présente aussi de nombreux avantages lorsqu’elle est utilisée de manière indirecte pour réaliser des moules par exemple. D’une part moins contraignante sur le plan de la qualification et de la robustesse, cette approche autorise aussi des pièces de plus grandes dimensions. C’est ce que nous démontre Slicelab, un studio de design new-yorkais qui a récemment présenté une table en béton au formes étonnantes réalisée grâce à un moule imprimé en 3D.
Appelée Delicate Density Table, cette création de 1525 x 455 x 380 mm pour 86 kg, a été entièrement moulée en béton blanc. Forte de expertise en fabrication numérique, Slicelab explique avoir voulu démontrer comment il était possible de combiner les qualités de la fabrication formative (moulage) avec la fabrication additive, pour créer des formes qui puissent être à la fois complexes et esthétiques, tout en conservant la résistance suffisante.
« L’objectif de ce projet était de rechercher une nouvelle méthode de fabrication et de création de moules pour des formes complexes en béton en utilisant l’impression 3D. » Indique Slicelab. « La capacité du béton à prendre n’importe quelle forme est très proche de celle du prototypage rapide, qui permet de produire presque n’importe quelle géométrie. Le potentiel de la combinaison de ces deux méthodes a été considérée comme une grande opportunité. »
« nous avons cherché à repousser les limites naturelles du béton par des géométries fines »
Remplissage du moule imprimé en 3D avec du béton blanc. (crédits photo : Slicelab)
Si la très grande résistance du béton à la compression explique son utilisation pour de grosses structures architecturales, ce matériau est en revanche plus fragile lorsqu’il est employé pour des géométries plus fines qui subissent une tension importante. Slicelab explique être parvenue à cet équilibre en combinant des technologies de simulation numérique et d’optimisation structurelle, pour arriver à une géométrie prédéterminée, à la fois esthétique et très résistante.
« Cette exploration visait à comprendre quel était le seuil minimal de forme délicate qu’il pouvait prendre, tout en conservant la pleine capacité de résistance du matériau« , ajoute la société. En raison des dimensions de la Delicate Density Table, Slicelab a divisé le modèle numérique du moule en 23 pièces. De cette manière chaque partie a pu être optimisée et orientée, de manière à minimiser l’utilisation de structures de support pendant l’impression et faciliter le processus d’assemblage. Une fois imprimée, la vingtaine de pièces PLA a été assemblée pour former un moule de 30 kg.
« L’ordre dans lequel les pièces ont été assemblées a joué un rôle énorme dans la façon dont les pièces se sont assemblées. Même avec une précision d’impression absolue, le plastique peut se fissurer, se déformer et souvent créer des surfaces inégales qui nécessitent beaucoup de travail post-processus pour fonctionner pleinement comme un moule étanche pour le béton. » Explique Slicelab.
On apprend par ailleurs que le moule a été conçu de manière à pouvoir être rempli à l’envers. L’idée étant de cacher au mieux les bulles d’air qui peuvent se former dans le béton, dessous la table, et préserver ainsi au maximum la surface supérieure des défauts. Enfin pour masquer les stries de l’impression 3D visibles au démoulage, l’équipe a achevé le post-traitement par à un ponçage, le but étant d’obtenir une surface bien lisse et brillante.
« En utilisant l’impression 3D comme une nouvelle façon de réaliser le béton grâce à sa capacité à créer des moules, nous avons cherché à repousser les limites naturelles du béton par des géométries fines. » Conclut Slicelab. « Il est devenu plus courant d’utiliser la technologie CNC et maintenant l’impression 3D pour réaliser des formes uniques et reproductibles qui remettent en question ce qui peut et ne peut pas être fait. »
