La fabrication additive regroupe un ensemble de procédés de fabrication innovants permettant la réalisation de pièces complexes avec différentes classes de matériaux. En effet, il est possible de réaliser des composants en matériaux polymères, métalliques, céramiques, composites et cimentaires. De ce fait, nous retrouvons de plus en plus de firmes cherchant à orienter ces technologies au secteur de la construction pour des raisons de rapidité d’exécution, de complexité architecturale ainsi pour l’aspect environnemental et écologique.

Actuellement, à l’échelle industrielle, nous voyons émerger des solutions d’impression 3D- mortier et béton de par le monde, les plus répandues correspondent aux robots d’impression multiaxes et aux machines à portiques. En outre, à l’échelle du laboratoire, des imprimantes de petites et moyennes tailles similaires aux procédés FDM (Fused Deposit Modeling) sont montées afin d’orienter la recherche vers des sujets tels que la caractérisation de nouvelles formulations de matériaux, l’étude de géométrie standards ou complexes, l’étude des propriétés mécaniques des pièces réalisées, etc.

Des tendances de recherche actuelles étudient la possibilité d’utiliser les matériaux locaux dans la fabrication de matériaux dédiés à l’impression 3D. Ces derniers doivent assurer un certain niveau de performance suivant une approche de dimensionnement par état limite. Cela dit, afin de justifier les états limites correspondant au matériau étudié, il est obligatoire de lier l’analyse des performances du matériau aux paramètres de synthétise et de fabrication de ce dernier.

L’objectif de ce sujet de thèse est de proposer une nouvelle formulation d’un matériau à usage futur en impression 3D dédié la construction. En lien avec les paramètres-processus optimaux, cette nouvelle formulation doit assurer la fonction « Printability », qui est elle-même une composition des deux sous-fonction « extrudability » et « buildability ».

En prime abord, il est utile de présenter quelques matériaux utilisés dans la bibliographie pour l’impression 3D pour la construction. Le tableau 1 présente une liste de matériaux en se basant sur les références citées à la colonne de droite du tableau.

Tableau 1 – Liste des matériaux

Le présent projet propose d’utiliser des matériaux locaux, biodégradables et écologiques ; le coût sera pris en considération comme étant un facteur important dans l’analyse des formulation et matières première utilisées. Notons aussi que l’exploitation d’autre produits dérivées de l’industrie marocaine sera prise en compte (industrie métallurgique, cimentaire, minière, déchets ménagers). De ce fait, nous proposons une liste non restrictive de matériaux candidats :

• Marne de la région de Fès-Taza ;
• Cendres de charbon (fly ash) ;
• Laitier de haut fourneau ou de fonderie
• Fumée de silice (Silicate fume)
• Cellulose
• Pouzzolane
• Fibres naturelles