L'impression 3D (3DP) se développe rapidement dans le domaine de la construction. Réalisation rapide de géométries personnalisées ou complexes, optimisation des formes... sont parmi les principaux avantages du procédé qui pourrait permettre des avancées significatives.

Le 3DP de pièces en béton sans moule pourrait notamment présenter un grand intérêt pour l'industrie de la préfabrication lorsque des pièces uniques et coûteuses doivent être construites, comme pour la production de mobilier urbain lorsque les autorités publiques locales souhaitent que le mobilier soit un étendard de leur identité. Cependant, les mortiers utilisés dans le 3DP contiennent de très grandes quantités de ciment et de sable naturel par rapport au béton ordinaire et le bilan écologique et économique global semble défavorable au 3DP.

Parallèlement, les déchets de construction et de démolition (C&DW) sont produits localement dans les centres urbains et certains d'entre eux, en particulier les granulats de béton recyclés (RCA), pourraient être utilisés comme ressource locale de matériaux granulaires. La fraction grossière des RCA (supérieure à 4 mm) peut être réutilisée efficacement pour la fabrication de nouveau béton. Au contraire, la pâte de ciment adhérente se concentre dans les fines RCA lors du concassage, ce qui rend leur valorisation en béton beaucoup plus difficile. Cependant, le sable recyclé et les particules fines recyclées pourraient être réutilisés comme matières premières pour la fabrication de mortiers d'impression 3D pour le mobilier urbain où une résistance mécanique élevée n'est pas requise.

Le projet vise à développer de nouvelles solutions pour la conception et la fabrication de mobilier urbain par 3DP avec des matériaux écologiques.

La conception et l'optimisation des formes permettront de réduire la quantité de mortier. L'utilisation de sable recyclé local permettra d'épargner des ressources naturelles et d'éviter la mise en décharge. Bien que le remplacement des composants naturels par des composants recyclés puisse réduire la régularité du matériel imprimé, l'amélioration du contrôle en ligne pendant l'impression permettra de compenser la variabilité des propriétés. En outre, la durabilité des mortiers pourrait être affectée par l'utilisation de matériaux recyclés et les mélanges seront également optimisés en fonction de cet aspect.

Géographiquement, le projet s'adressera au nord de la France, à la Belgique, à l'ouest de l'Allemagne, aux Pays-Bas, au Royaume-Uni et à toute l'Europe du Nord-Ouest où l'on trouve des typologies similaires de matériaux recyclés/substitution.

Le projet sera réalisé dans la continuité de plusieurs travaux de recherche coopérative, en particulier du projet SeRaMCo (Interrreg NWE) et du projet MATRICE (FEDER région Hauts de France). Le projet SeRaMCo a déjà exploré la réutilisation du RCA pour la fabrication de produits préfabriqués en béton à l'aide de la technologie de moulage traditionnelle. Plus spécifiquement dans la production de meubles en béton fabriqués avec du béton coulé utilisant du RCA. Le projet MATRICE a, quant à lui, fourni une preuve de concept pour l'application de l'impression 3D de béton dans la construction. En particulier, des formes spécifiques personnalisées, des mortiers d'impression et des imprimantes 3D ont été développés dans le cadre de ce projet et sont maintenant opérationnels pour l'impression 3D de produits en béton de tailles compatibles avec le mobilier urbain. La combinaison des connaissances acquises dans ces deux projets permettrait de concevoir et d'imprimer du mobilier urbain personnalisé avec du béton recyclé.