WO2017191404A1 - Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive - Google Patents

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WO2017191404A1
WO2017191404A1 PCT/FR2017/051042 FR2017051042W WO2017191404A1 WO 2017191404 A1 WO2017191404 A1 WO 2017191404A1 FR 2017051042 W FR2017051042 W FR 2017051042W WO 2017191404 A1 WO2017191404 A1 WO 2017191404A1
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wall
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structuring
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Benoit FURET
Sébastien Garnier
Elodie PAQUET
Philippe Poullain
Nordine LEKLOU
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Nantes Université
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Nantes
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Definitions

  • the present invention relates to the sector of buildings and public works, and more particularly that of the structural work.
  • It relates more specifically to a method for building a building wall by additive manufacturing, wherein a structuring wall is obtained by stacking successive layers of a structuring material distributed in non-solid form.
  • the heaviness of the loads and the repetitiveness of the gestures are in addition at the origin of musculoskeletal disorders among the workers, which contributes to the image of hardness associated with this type of employment.
  • the building industry is interested in the development of new construction processes by additive manufacturing in which the structuring wall of the building is obtained by stacking successive layers of a structuring material distributed in non-solid form, advantageously in liquid form (if necessary after hardening of the underlying layer).
  • the present invention relates to a new method for the construction of a building wall by additive manufacturing.
  • This construction method comprises an additive manufacturing operation of at least one structuring wall obtained by stacking successive layers of a structuring material, said successive layers being distributed in non-solid form, advantageously a liquid form.
  • the corresponding construction method comprises an additive manufacturing operation of two outer walls made of expanded foam, which are arranged opposite and at a distance from one another to serve as a formwork for said at least one a structuring wall.
  • outer walls are each also manufactured by stacking successive layers which are successively distributed in non-solid form, advantageously a liquid form, where appropriate after hardening and expansion of the underlying layer.
  • At least one stratum of said at least one structuring wall is distributed between the strata of at least one pair of strata of said two outer walls, after curing and expanding said at least one pair of strata.
  • the two outer walls will thus allow to hold, guide and "mold", said at least one structuring wall attached between them. These two outer walls will thus participate in the shaping of said at least one structuring wall.
  • the outer walls and said at least one structuring wall are made of materials with differentiated functionalities, namely advantageously:
  • the additive manufacturing operations are implemented so that said walls are manufactured in parallel, while preserving a height defined by the pair of overlying strata of the two outer walls which is greater than the height defined by the stratum above said one of said at least one structuring wall; in this context, preferably, the additive manufacturing operations are implemented so that a pair of strata of the two outer walls, on a pair of layers underlying said two outer walls, and a stratum are simultaneously reported; said at least one structuring wall between the strata of said pair of layers underlying said two outer walls;
  • a stratum of said at least one structuring wall comprises a first curing time t1 which is greater than a second curing time t2 of a stratum of the outer walls, and a new stratum said outer walls and said at least one structuring wall are reported after a time t ', greater than or equal to said first curing time t1; in this case, said first curing time t1 (advantageously partially curing) is advantageously between 3 and 15 minutes;
  • the method comprises (i) an initial phase during which at least one first layer of said two outer walls is distributed on a receiving surface, and then after curing said first layers, (ii) an elevation phase, comprising the operations additive manufacturing of said at least one structuring wall and said outer walls, wherein at least one stratum of said at least one structuring wall is distributed between the strata of at least one pair of strata of said two outer walls, after hardening and expansion said strata; in this case, during the initial phase, a transverse binder is advantageously applied selectively, to hold together the juxtaposed layers;
  • the outer walls have identical thicknesses, or different thicknesses relative to each other;
  • the outer walls are made of a material selected from polyurethane, Icynene, polystyrene, corn starch, cellulose, compressed wood fiber, expanded cork, composites, expansive foams;
  • said at least one structuring wall is made of a material chosen from concrete, cement matrix materials or any other material whose setting or drying ensures the mechanical strength of the material (lime, mud, geopolymers, fly ash, clay);
  • a stratum of the outer walls has from 1 to
  • the two outer walls are separated by a horizontal distance of between 5 cm and 30 cm;
  • the strata of the outer walls have a curing time of between 15 seconds and 15 minutes;
  • the distribution speed of the layers is between 0.5 m and 15 m per minute.
  • the additive manufacturing operations are implemented by means of a device manufacturing comprising:
  • a dispensing head comprising two lateral nozzles and at least one intermediate nozzle, said nozzles being advantageously adjustable
  • control means for controlling said supply means and said maneuvering means.
  • the maneuvering means advantageously consist of a polyarticulate robot arm which can be carried by a motorized mobile chassis.
  • the present invention also relates to a building wall, resulting from a construction method according to the invention, comprising two outer walls made of expanded foam, between which is cast at least one structuring wall, the latter matching said outer walls to form a monobloc assembly.
  • FIG. 1 is a general view in perspective of a site in which is implemented the additive manufacturing process according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically and in vertical section, a building wall from the construction method according to Figure 1;
  • FIG. 3 consists of FIGS. 3A to 3D which schematically illustrate the main steps of the construction method for obtaining the building wall according to Figure 2;
  • FIG. 4 shows, schematically, a particular embodiment of a dispensing head for equipping the manufacturing device for carrying out the construction method according to the invention.
  • the method according to the invention is intended to allow the construction of walls 1 intended to form a building (for example an individual or collective dwelling).
  • wall is meant in particular the external walls of the building, but also the interior walls forming the partitions intended to delimit its rooms.
  • the construction method according to the invention can be implemented within the construction site of this building, so that the walls 1 are built directly on their receiving surface S (for example on a concrete slab ).
  • the construction method according to the invention belongs to the field of building processes by additive manufacturing, also known as "three-dimensional printing construction methods”.
  • the building wall 1 is thus obtained by means of a manufacturing process, advantageously computer assisted, consisting in stacking successive layers of materials which are distributed in non-solid form (advantageously a liquid form) and which are intended to harden (at least partially) before depositing a new overlying stratum.
  • the building wall 1, resulting from the construction method according to the invention, is of the "multi-wall" type (FIG. 2).
  • This building wall 1 thus comprises two outer walls 2 sandwiching a structuring wall 3.
  • the outer walls 2 are each made by additive manufacturing of a stack of successive layers 21 of an expanded foam (or "expansive foam").
  • This expanded foam must be mechanically resistant in order to receive a new layer 21 without sagging, while ensuring good adhesion to the structuring wall 3; it must advantageously be able to be pumped for distribution.
  • expanded foam is meant a material selected from polyurethane, Icynene, polystyrene, corn starch, cellulose, compressed wood fiber, expanded cork, composites and expansive foams.
  • This expanded foam may be single-component, or multi-component (for example bi-component).
  • the outer walls 2 have identical thicknesses, or different, with respect to each other.
  • this thickness is between 2 to 20 cm.
  • the expanded foam advantageously comprises thermal insulation characteristics, with for example a heat transfer coefficient of between 0.05 and 0.5 W / (m 2 .K); these two outer walls 2 thus form insulating skins.
  • the structuring wall 3 is also produced by additive manufacturing of a stack of successive layers 31, in this case a structuring material.
  • This structuring material must be mechanically resistant in order to receive a new layer 31 without sagging, while ensuring good adhesion to the outer walls 2; it must advantageously be able to be pumped for its distribution.
  • This structuring material is advantageously chosen from concrete, cementitious matrix materials or any other material whose setting (or drying) ensures the mechanical strength of the material (lime, mud, geopolymer, fly ash, clay).
  • This structuring material can integrate various supplements (fillers or additives in particular), for example granules, metal fibers, polypropylene or polymer fibers, "crushed” from recycling or vegetable fibers (biomaterials, miscanthus fibers, hemp fibers, straw, etc.).
  • supplements for example granules, metal fibers, polypropylene or polymer fibers, "crushed” from recycling or vegetable fibers (biomaterials, miscanthus fibers, hemp fibers, straw, etc.).
  • the structuring wall 3 is intended to be cast between the two walls exterior 2 which serve as formwork; this structuring wall 3 thus marries the two outer walls 2 (more precisely their inner facing faces) to form a one-piece assembly.
  • This structuring wall 3 comprises for example a thickness of between 5 cm and 30 cm, still corresponding to the spacing of the two outer walls 2.
  • a load-bearing wall advantageously comprises a structuring wall 3 whose thickness is between 15 and 30 cm;
  • a non-load bearing wall advantageously comprises a structuring wall 3 whose thickness is between 5 and 20 cm.
  • the building wall 1 according to the invention may comprise at least two structuring walls 3 which are formed between the outer walls 2.
  • These structuring walls 3 are then separated from each other, for example by means of an intermediate wall or by lattices (for example made of an insulating material).
  • transverse binders may be interposed at the interface between the outer walls 2 and said at least one structuring wall 3.
  • transverse binders consist, for example, of elongated elements, in particular of the type of small diameter cords or of the type of braided strips.
  • the elongated elements are advantageously made of synthetic material, for example a polymeric material (advantageously chosen from nylon and polypropylene).
  • These elongate elements advantageously extend horizontally, distributed over the height of the aforementioned interface.
  • the outer surface of the outer walls 2 may be covered with a finishing facing, for example a finishing coating, plasterboard , cladding, paneling or any other wall finishing element.
  • the building wall 1 is derived from an additive manufacturing process (also called a "three-dimensional printing process") which comprises additive manufacturing operations of its various walls 2, 3.
  • an additive manufacturing process also called a "three-dimensional printing process” which comprises additive manufacturing operations of its various walls 2, 3.
  • each of the walls 2, 3 is obtained by an additive manufacturing operation: successive layers 21, 31 are distributed in non-solid (advantageously liquid) form, to obtain a stack of layers 21, 31 forming the wall 2, 3 corresponding.
  • the distribution of the strata 21 of the outer walls 2 is carried out after curing / expansion, partial or complete, of an underlying layer of foam.
  • the distribution of the layers 31 of the structuring wall 3 can be carried out after complete hardening of the underlying layer, or advantageously before complete hardening of this underlying layer (partial hardening).
  • the underlying layer of the structuring wall 3 is not necessarily completely hardened to accommodate the next layer; in fact, it is especially the outer walls 2 which must have sufficient hardening to form the strata of the structural wall 3.
  • stratum in particular a longitudinal layer of a stack of longitudinal layers, deposited in non-solid form (advantageously in fluid form, preferably still in liquid form), where appropriate on an underlying layer.
  • hardening it is advantageous to include a “complete” or “partial” curing.
  • Such a hardening advantageously corresponds to a stratum which comprises a holding by itself (with in particular a certain lateral resistance), and which is able to support (at least partially) the overlying layer (s).
  • an underlying layer is advantageously still at least partially fluid at the time of removal of the overlying stratum.
  • the "hardening time of a stratum” advantageously corresponds to the time necessary to reach the maximum compressive strength of said stratum, or preferably the time required for the stratum to exert a hold by itself and can support the upper layer (s) (overlying).
  • the additive manufacturing operation of the two outer walls 2, arranged opposite and at a distance from one another is coordinated with the additive manufacturing operation of the structuring wall 3. The outer walls 2 then serve shuttering to the structural wall 3.
  • the strata 21 of the two outer walls 2 are distributed in pairs of strata 22; and for each of these pairs 22, the strata 21 extend in a horizontal plane (or at least approximately horizontal), at a distance and facing one another, advantageously parallel to each other .
  • At least one layer 31 of the structuring wall 3 is distributed between the strata 21 of at least one pair of strata 22 of said two outer walls 2, after curing and expansion of said at least one pair of strata 22 .
  • the additive manufacturing operations of the two outer walls 2 and the structuring wall 3 are advantageously implemented so that these walls 2, 3 are manufactured in parallel, concomitantly or simultaneously.
  • This parallel manufacturing is advantageously adjusted so that, throughout the elevation of the building wall 1, the height of the outer walls 2 (corresponding to the height defined by the pair of layers 22 overlying these walls 2) remains greater (or equal) with respect to the height of the structuring wall 3 (corresponding to the height defined by the layer 31 overlying this wall 3).
  • the manufacturing method according to the invention advantageously begins with an initial phase during which at least a first pair of strata 22 of the outer walls 2 is distributed on the reception surface S .
  • the spacing E of the strata 21 of this first pair of strata 22 is defined by the spacing between the internal faces facing the two outer walls 2 and, as a corollary, corresponds to the thickness of the structuring wall 3.
  • This spacing E, and therefore the thickness of the structural wall 3 can be scalable throughout the elevation of the building wall.
  • the strata 21 of this first pair of layers 22 are deposited with a spacing E between 5 cm and 30 cm.
  • the construction process is continued by an elevation phase comprising the additive manufacturing operations of the structuring wall 3 and the outer walls 2, advantageously simultaneously.
  • this elevation phase comprises a repetition of steps of simultaneous distribution of strata 21, 31.
  • This technical feature is interesting for mounting the various elements of the wall (outer walls and structural wall) at the same speed.
  • the elevation of the different walls is thus performed with a phase shift (advance of at least one stratum for the outer walls relative to the structuring wall), but at the same speed.
  • Each stratum 21 of the outer walls 2 is deposited so that, after hardening and expansion (complete or partial), it advantageously has a height ranging from 1 to 10 cm and a width ranging from 2 to 20 cm.
  • each stratum 31 of the structuring wall 3 is adjusted so as to correspond, at least approximately, to the height of the strata 21 of the pair of adjacent strata 22B (situated at the same level).
  • the material of the structuring wall 3 has a mechanical compressive strength which increases with time due to the revolution of the chemical reactions (for example, for the concrete, via a hydration of the different phases of the cement). This curing time differs depending on the composition of the material.
  • the frequency of these simultaneous distribution steps is adapted so that the layer (s) 31 of the structuring wall (3) of the preceding distribution stages can support the new layer or layers (31) added, in combination with the outer walls (2), which make it possible to to compensate for the longer curing time of the material of the structuring wall 3.
  • a step of simultaneous distribution of strata 21, 31 is advantageously carried out at an interval of a third time V, greater than or equal to the first curing time t1 (for the structuring material).
  • this third time V corresponds to the time required to make a turn of removal of the layers 21, 31 over the entire length of the building wall 1 during elevation.
  • the first hardening time t1 is between 3 and 15 min
  • the first curing time t2 is between 15 s and 15 min
  • the third time t ', separating two steps of simultaneous distribution of strata 21, 31, is between 10 and 20 min, including the architecture of the wall to achieve.
  • the average longitudinal distribution speed of the strata 21, 31 is preferably between 0.5 m and 15 m per minute.
  • the steps of simultaneous distribution of strata 21, 31 are renewed until a desired height for the building wall 1 (for example between 2 m and 3 m).
  • the elevation phase ends advantageously with a finishing phase during which at least one stratum 31 of the structuring wall 3 is attached between the final strata 21 of the outer walls 2 (after hardening and expansion of the latter) (Figure 3D ).
  • This finishing phase thus allows a leveling of the structuring wall 3 with respect to the outer walls 2.
  • the transverse binder mentioned above can be rolled back and forth, from one side to another of the building wall 1 under construction, just before the distribution of the strata 21 of the outer walls 2.
  • This transverse binder is then intended to be trapped by the expanded foam at the interface between the walls 2, 3.
  • the expanded foam (constituting the outer walls 2) can also be delivered transversely in the space separating the two outer walls 2 and before a corresponding layer 31 of the structuring wall 3.
  • This expanded foam then advantageously forms a kind of end wall, participating in the formwork of the structuring material during its casting and the time of its hardening.
  • the manufacturing method can be implemented by means of a manufacturing device 5 (FIGS. 1 and 4) which comprises a dispenser head 6 (shown in more detail in FIG. 4) carried by means 7 for the maneuver in the machine. space of said dispensing head 6 ( Figure 1).
  • the operating means 7 may consist of, and not be limited to, a polyarticulated robot arm which is carried by a motorized mobile chassis (for the displacement of this polyarticulate robot arm within the construction site).
  • maneuvering means 7 thus advantageously form an anthropomorphic robot, making it possible to carry out various processes such as the printing of the building wall 1.
  • the dispensing head 6 comprises several nozzles (or “cannulae”) advantageously juxtaposed along a longitudinal axis, namely:
  • two lateral nozzles 61 for dispensing (or printing) the foam in the course of expansion, in liquid form
  • At least one spacer nozzle 62 here unique, arranged between the two lateral nozzles 61 for dispensing (or printing) the structuring material in liquid form.
  • each nozzle 61, 62 is arranged so as to extend on the vertical median plane of the stratum 21, 31 distributed in the previous step.
  • nozzles 61, 62 are adjustable, especially spaced, so as to define the relative position and arrangement of the different layers for forming the building wall.
  • the spacing between the two lateral nozzles 61 is advantageously intended to define the transverse distance separating the two outer walls 2 of the building wall 1 obtained (gap E).
  • the distributor head 6 is connected to different supply means 8 which comprise product tanks associated with high flow pumps.
  • the feeding means 8 comprise:
  • second means 82 for feeding the intermediate nozzle 62 with a non-solid material (advantageously liquid) intended to form the structuring wall 3, namely for example a structuring mixture.
  • the first feed means 81 are adapted to provide two liquid materials (two-component) which are intended to be mixed at each of the lateral nozzles 61 to obtain and distribute the foam during expansion.
  • the manufacturing device 5 also comprises control means 9 (FIG. 1), for controlling said supply means 8 and said operating means 7.
  • control means 9 then advantageously comprise a computer comprising memory means in which is recorded a computer program and trajectory instructions adapted to the architecture of the building wall 1 to be built.
  • This computer program thus comprises program code means which are adapted to drive said supply means 8 and said maneuvering means 7, taking into account in particular said trajectory instructions, when said computer program is executed by said computer.
  • the dispensing head 6 is advantageously operated in a horizontal plane, according to a predetermined trajectory and controlled by the control means 9.
  • control means 9 also control the supply means 8 so as to ensure a distribution of the strata 21, 31 through the nozzles 61, 62 of the dispensing head 6 (advantageously simultaneously during the elevation phase).
  • control means 9 control the operating means 7 so as to position the dispensing head 6 in a new horizontal plane which is offset vertically upwards.
  • the offset height advantageously corresponds to the height of a stratum 21 of the side walls 2.
  • the dispensing head 6 is again maneuvered in this new horizontal plane, along a predetermined path, simultaneously with a controlled distribution of the structuring material and / or the expanded foam, to form the new layers 21, 31.
  • the thickness of the different layers 21, 31 is regulated in particular by the speed of displacement of the distributor head 6, the flow of material through the nozzles 61, 62, by the regulation of the temperatures applied to the two components of the walls and by the management of pressures applied in storage tanks of raw materials.
  • these different parameters are regulated by the control means 9.
  • the method according to the invention could be implemented by other manufacturing devices, for example by means of a robot of the Cartesian type, an anthropomorphic robot with 6 or 7 axes, a cable robot, etc. .

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour la construction d'un mur de bâtiment (1) par fabrication additive. Ce procédé comprend : - une opération de fabrication additive d'au moins une paroi structurante (3) obtenue par empilement de strates (31) successives d'un matériau structurant, lesdites strates (31) successives étant distribuées sous forme non solide, et - une opération de fabrication additive de deux parois extérieures (2) réalisées en mousse expansée, qui sont ménagées en regard et à distance l'une de l'autre pour servir de coffrage à ladite au moins une paroi structurante (3), lesquelles parois extérieures (2) sont chacune fabriquées par empilement de strates successives qui sont distribuées successivement sous forme non solide, le cas échéant après durcissement et expansion de la strate (21) sous-jacente. Ces opération de fabrication sont ajustées de sorte qu'au moins une strate (31) de ladite au moins une paroi structurante (3) est distribuée entre les strates (21) d'au moins une paire de strates (22) desdites deux parois extérieures (2), après durcissement et expansion de ladite au moins une paire de strates (22).

Description

PROCEDE POUR LA CONSTRUCTION D'UN MUR DE BATIMENT PAR FABRICATION ADDITIVE
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne le secteur des bâtiments et travaux publics, et plus particulièrement celui du gros-œuvre.
Elle concerne plus précisément un procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, dans lequel une paroi structurante est obtenue par empilement de strates successives d'un matériau structurant distribué sous forme non solide.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Le secteur des bâtiments et travaux publics, et plus particulièrement celui du gros-œuvre, connaît une hausse régulière des coûts de construction.
Ce phénomène s'explique notamment par l'augmentation du coût des matières premières et de la main d'œuvre, mais aussi par l'existence de normes et de réglementations toujours plus exigeantes dans le domaine du bâtiment.
En particulier, la plupart des opérations liées à la construction de bâtiments sont encore peu mécanisées et requièrent la mise en œuvre manuelle de matériaux par les ouvriers.
La lourdeur des charges et la répétitivité des gestes sont en plus à l'origine de troubles musculo-squelettique chez les ouvriers, ce qui contribue à l'image de pénibilité associée à ce type d'emploi.
Pour palier à ces difficultés, l'industrie du bâtiment s'intéresse au développement de nouveaux procédés de construction par fabrication additive dans lesquels la paroi structurante du bâtiment est obtenue par empilement de strates successives d'un matériau structurant distribué sous forme non solide, avantageusement sous forme liquide (le cas échéant après durcissement de la strate sous-jacente).
Mais les techniques actuelles de fabrication additive nécessitent de préfabriquer les éléments de construction sur machines en atelier, avant leur transport sur le lieu de la construction. De plus, elles ont bien souvent besoin de structures de coffrage qui rendent plus complexe leur mise en œuvre.
Il existe par conséquent un besoin, et tout au moins un intérêt, pour le développement de nouveaux procédés de construction par fabrication additive qui seraient plus simples à mettre en œuvre et cela directement sur le chantier de la construction.
OBJET DE L'INVENTION
Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention concerne un nouveau procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive.
Ce procédé de construction comprend une opération de fabrication additive d'au moins une paroi structurante obtenue par empilement de strates successives d'un matériau structurant, lesdites strates successives étant distribuées sous forme non solide, avantageusement une forme liquide.
Et conformément à l'invention, le procédé de construction correspondant comprend une opération de fabrication additive de deux parois extérieures réalisées en mousse expansée, qui sont ménagées en regard et à distance l'une de l'autre pour servir de coffrage à ladite au moins une paroi structurante.
Ces parois extérieures sont chacune fabriquées également par empilement de strates successives qui sont distribuées successivement sous forme non solide, avantageusement une forme liquide, le cas échéant après durcissement et expansion de la strate sous-jacente.
Et au moins une strate de ladite au moins une paroi structurante est distribuée entre les strates d'au moins une paire de strates desdites deux parois extérieures, après durcissement et expansion de ladite au moins une paire de strates.
Dans ce procédé selon l'invention, les deux parois extérieures vont ainsi permettre de tenir, de guider et de « mouler », ladite au moins une paroi structurante rapportée entre elles. Ces deux parois extérieures vont ainsi participer à la mise en forme de ladite au moins une paroi structurante.
Les parois extérieures et ladite au moins une paroi structurante sont réalisées dans des matériaux à fonctionnalités différenciées, à savoir avantageusement :
- des caractéristiques de résistance et de portance assurées par ladite au moins une paroi structurante, et
- des caractéristiques d'isolation thermique et d'étanchéité à l'air assurées par les deux parois extérieures. Un tel procédé selon l'invention présente de nombreux intérêts techniques et économiques, à savoir :
- la répétabilité du procédé de construction (diminution de l'aléa de construction, moindre risque de malfaçon, standardisation de la construction, meilleure gestion des interfaces, etc.) ;
- la facilité de mise en œuvre (plus faible pénibilité, main d'œuvre réduite) ;
- la diminution du temps de construction ;
- la possibilité de construire des bâtiments de formes complexes, sans complexification de la tâche de dépose ;
- la limitation et le recyclage des déchets de chantier par le fait que les matériaux déposés sont complètement exploités pour leurs fonctions primaires ;
- il n'y a pas de découpe d'isolants, ni de coffrages spécifiques à éliminer ;
- l'utilisation de matériaux bio-sourcés est tout à fait envisageable avec un procédé selon l'invention;
- la mise en œuvre directement sur le site de la construction, avec éventuellement l'utilisation de matériaux présents sur place.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- les opérations de fabrication additive sont mises en œuvre de sorte que lesdites parois sont fabriquées parallèlement, tout en préservant une hauteur définie par la paire de strates sus-jacentes des deux parois extérieures qui est supérieure par rapport à la hauteur définie par la strate sus-jacente de ladite au moins une paroi structurante ; dans ce cadre, de préférence, les opérations de fabrication additive sont mises en œuvre de sorte que l'on rapporte simultanément : une paire de strates des deux parois extérieures, sur une paire de strates sous-jacente desdites deux parois extérieures, et une strate de ladite au moins une paroi structurante, entre les strates de ladite paire de strates sous- jacente desdites deux parois extérieures ;
- une strate de ladite au moins une paroi structurante comporte un premier temps de durcissement t1 qui est supérieur à un second temps de durcissement t2 d'une strate des parois extérieures, et une nouvelle strate desdites parois extérieures et de ladite au moins une paroi structurante est rapportée après un temps t', supérieur ou égal audit premier temps de durcissement t1 ; dans ce cas, ledit premier temps de durcissement t1 (avantageusement durcissement partiel) est avantageusement compris entre 3 et 15 minutes ;
- le procédé comprend (i) une phase initiale au cours de laquelle au moins une première strate desdites deux parois extérieures est distribuée sur une surface de réception, puis après durcissement desdites premières strates, (ii) une phase d'élévation, comprenant les opérations de fabrication additive de ladite au moins une paroi structurante et desdites parois extérieures, dans lesquelles au moins une strate de ladite au moins une paroi structurante est distribuée entre les strates d'au moins une paire de strates desdites deux parois extérieures, après durcissement et expansion desdites strates ; dans ce cas, lors de la phase initiale, un liant transversal est avantageusement appliqué de manière sélective, pour maintenir ensemble les strates juxtaposées ;
- les parois extérieures ont des épaisseurs identiques, ou différentes, l'une par rapport à l'autre ;
- les parois extérieures sont réalisées dans un matériau choisi parmi le polyuréthane, l'Icynène, le polystyrène, l'amidon de maïs, la cellulose, la fibre de bois comprimée, le liège expansé, les composites, les mousses expansives ;
- ladite au moins une paroi structurante est réalisée dans un matériau choisi parmi le béton, les matériaux à matrice cimentaire ou tout autre matériau dont la prise ou le séchage assurent la tenue mécanique du matériau (chaux, terre crue, géo polymères, cendres volantes, argile) ;
- après durcissement, une strate des parois extérieures présente de 1 à
10 cm de hauteur, et de 2 à 20 cm de largeur ;
- les deux parois extérieures sont écartées d'une distance horizontale comprise entre 5 cm et 30 cm ;
- les strates des parois extérieures présentent un temps de durcissement compris entre 15 s et 15 min ;
- la vitesse de distribution des strates est comprise entre 0,5 m et 15 m par minute.
Selon un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, les opérations de fabrication additive sont mises en œuvre au moyen d'un dispositif de fabrication comprenant :
- une tête distributrice comprenant deux buses latérales et au moins une buse intercalaire, lesdites buses étant avantageusement réglables,
- des premiers moyens pour l'alimentation des buses latérales avec au moins un matériau non solide (avantageusement une forme liquide) destiné à former les parois extérieures, de préférence deux matériaux non solides destinés à être mélangés au niveau desdites buses latérales,
- des seconds moyens pour l'alimentation de ladite au moins une buse intercalaire avec un matériau non solide (avantageusement une forme liquide) destiné à former ladite au moins une paroi structurante,
- des moyens pour la manœuvre dans l'espace de ladite tête distributrice,
- des moyens de commande, pour le pilotage desdits moyens d'alimentation et desdits moyens de manœuvre.
Dans ce cadre, les moyens de manœuvre consistent avantageusement en un bras robot polyarticulé qui peut être porté par un châssis mobile motorisé.
La présente invention concerne encore un mur de bâtiment, issu d'un procédé de construction selon l'invention, comprenant deux parois extérieures réalisées en mousse expansée, entre lesquelles est coulée au moins une paroi structurante, cette dernière épousant lesdites parois extérieures pour former un ensemble monobloc.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une vue générale et en perspective d'un chantier au sein duquel est mis en œuvre le procédé de construction par fabrication additive selon l'invention ;
- la figure 2 représente, schématiquement et en coupe verticale, un mur de bâtiment issu du procédé de construction selon la figure 1 ;
- la figure 3 se compose de figures 3A à 3D qui illustrent schématiquement les principales étapes du procédé de construction pour l'obtention du mur de bâtiment selon la figure 2 ;
- la figure 4 représente, de manière schématique, un mode de réalisation particulier d'une tête distributrice destinée à équiper le dispositif de fabrication pour la mise en œuvre du procédé de construction selon l'invention.
Tel que représenté de manière générale et schématique sur la figure 1 , le procédé selon l'invention est destiné à permettre la construction de murs 1 destinés à former un bâtiment (par exemple une habitation individuelle ou collective).
Par « mur », on entend notamment les murs extérieurs du bâtiment, mais aussi les murs intérieurs formant les cloisons destinées à délimiter ses pièces.
De manière avantageuse, le procédé de construction selon l'invention peut être mis en œuvre au sein du chantier de construction de ce bâtiment, de sorte que les murs 1 soient construits directement sur leur surface de réception S (par exemple sur une dalle en béton).
Le procédé de construction selon l'invention appartient au domaine des procédés de construction par fabrication additive, dit encore des « procédés de construction par impression tridimensionnelle ».
Le mur de bâtiment 1 est ainsi obtenu grâce à un procédé de fabrication, avantageusement assisté par ordinateur, consistant à empiler des strates successives de matériaux qui sont distribuées sous forme non solide (avantageusement une forme liquide) et qui sont destinées à durcir (au moins partiellement) avant dépose d'une nouvelle strate sus-jacente.
Mur de bâtiment
Le mur de bâtiment 1 , issu du procédé de construction selon l'invention, est du genre « multi-parois » (figure 2).
Ce mur de bâtiment 1 comprend ainsi deux parois extérieures 2 prenant en sandwich une paroi structurante 3.
Les parois extérieures 2 sont chacune réalisées par fabrication additive d'un empilement de strates 21 successives d'une mousse expansée (ou « mousse expansive »).
Cette mousse expansée présente par exemple l'une au moins des caractéristiques suivantes :
- une masse volumique comprise entre 10 et 100 kg/m3 ; - une résistance à la pression d'au minimum 8 N/cm2.
Cette mousse expansée doit être résistante mécaniquement afin de pouvoir recevoir une nouvelle strate 21 sans s'affaisser, tout en assurant une bonne adhésion à la paroi structurante 3 ; elle doit avantageusement pouvoir être pompée pour sa distribution.
Par « mousse expansée », on englobe un matériau choisi parmi le polyuréthane, l'Icynène, le polystyrène, l'amidon de maïs, la cellulose, la fibre de bois comprimée, le liège expansé, les composites et les mousses expansives.
Cette mousse expansée peut être mono-composante, ou multi- composantes (par exemple bi-composantes).
Les parois extérieures 2 présentent des épaisseurs identiques, ou différentes, l'une par rapport à l'autre. Par exemple, cette épaisseur est comprise entre 2 à 20 cm.
La mousse expansée comporte avantageusement des caractéristiques d'isolation thermique, avec par exemple un coefficient de transfert thermique compris entre 0,05 et 0,5 W/(m2.K) ; ces deux parois extérieures 2 forment ainsi des peaux isolantes.
La paroi structurante 3 est également réalisée par fabrication additive d'un empilement de strates 31 successives, en l'occurrence d'un matériau structurant.
Ce matériau structurant doit être résistant mécaniquement afin de pouvoir recevoir une nouvelle strate 31 sans s'affaisser, tout en assurant une bonne adhésion aux parois extérieures 2 ; il doit avantageusement pouvoir être pompé pour sa distribution.
Ce matériau structurant est avantageusement choisi parmi le béton, les matériaux à matrice cimentaire ou tout autre matériau dont la prise (ou le séchage) assure la tenue mécanique du matériau (chaux, terre crue, géo polymère, cendres volantes, argile).
Ce matériau structurant peut intégrer différents compléments (charges ou additifs notamment), à savoir par exemple des granulats, des fibres métalliques, des fibres de polypropylène ou polymère, des « broyats » issus de recyclages ou des fibres végétales (biomatériaux, fibres de miscanthus, fibres de chanvre, paille, etc.).
La paroi structurante 3 est destinée à être coulée entre les deux parois extérieures 2 qui servent de coffrage ; cette paroi structurante 3 épouse ainsi les deux parois extérieures 2 (plus précisément leurs faces internes en regard) pour former un ensemble monobloc.
Cette paroi structurante 3 comporte par exemple une épaisseur comprise entre 5 cm et 30 cm, correspondant encore à l'écartement des deux parois extérieures 2.
Par exemple, un mur porteur comporte avantageusement une paroi structurante 3 dont l'épaisseur est comprise entre 15 et 30 cm ; un mur non- porteur comporte avantageusement une paroi structurante 3 dont l'épaisseur est comprise entre 5 et 20 cm.
De manière alternative et non représentée, le mur de bâtiment 1 selon l'invention peut comporter au moins deux parois structurantes 3 qui sont ménagées entre les parois extérieures 2.
Ces parois structurantes 3 sont alors séparées l'une de l'autre, par exemple par le biais d'une paroi intercalaire ou par des lattices (par exemple réalisée dans un matériau isolant).
Encore selon un mode de réalisation particulier, non représenté, des liants transversaux peuvent être interposés à l'interface entre les parois extérieures 2 et ladite au moins une paroi structurante 3.
Les liants transversaux consistent par exemple en des éléments allongés, notamment du type cordelettes de faibles diamètres ou du type bandelettes tressées.
Les éléments allongés sont réalisés avantageusement en matière synthétique, par exemple un matériau polymère (choisi avantageusement parmi le nylon et le polypropylène).
Ces éléments allongés s'étendent avantageusement horizontalement, répartis sur la hauteur de l'interface précitée.
Toujours selon un mode de réalisation particulier, non représenté, la surface extérieure des parois extérieures 2 (à l'opposé de la paroi structurante 3) peut être recouverte d'un parement de finition, par exemple un enduit de finition, des plaques de plâtre, un bardage, des lambris ou tout autre élément de finition de parois.
Procédé de construction Tel qu'illustré schématiquement sur la figure 3, le mur de bâtiment 1 est issu d'un procédé de construction par fabrication additive (dit encore « procédé d'impression tridimensionnelle ») qui comprend des opérations de fabrication additive de ses différentes parois 2, 3.
En particulier, chacune des parois 2, 3 est obtenue par une opération de fabrication additive : des strates 21 , 31 successives sont distribuées sous forme non solide (avantageusement liquide), pour obtenir un empilement de strates 21 , 31 formant la paroi 2, 3 correspondante.
La distribution des strates 21 des parois extérieures 2 est réalisée après durcissement/expansion, partiel ou complet, d'une strate sous-jacente de mousse.
La distribution des strates 31 de la paroi structurante 3 peut être réalisée après durcissement complet de la strate sous-jacente, ou avantageusement avant durcissement complet de cette strate sous-jacente (durcissement partiel).
Sans être limitatif, la strate sous-jacente de la paroi structurante 3 n'est pas nécessairement totalement durcie pour accueillir la strate suivante ; en fait, ce sont surtout les parois extérieures 2 qui doivent comporter un durcissement suffisant pour servir de coffrage aux strates de la paroi structurante 3.
Par « strate », on entend en particulier une couche longitudinale d'un empilement de couches longitudinales, déposée sous forme non solide (avantageusement sous forme fluide, de préférence encore sous forme liquide), le cas échéant sur une couche sous-jacente.
De manière générale, par « durcissement », on englobe avantageusement un durcissement « complet » ou « partiel ». Un tel durcissement correspond avantageusement à une strate qui comporte une tenue par elle-même (avec notamment une certaine tenue latérale), et qui est apte à supporter (au moins partiellement) la ou les strates sus-jacentes.
Encore de manière générale, pour assurer la cohésion entre les strates, une strate sous-jacente est avantageusement encore au moins partiellement fluide au moment de la dépose de la strate sus-jacente.
Toujours de manière générale, le « temps de durcissement d'une strate » correspond avantageusement au temps nécessaire pour atteindre la résistance maximale à la compression de ladite strate, ou de préférence le temps nécessaire pour que la strate exerce une tenue par elle-même et puisse supporter la ou les strates supérieures (sus-jacentes). En outre, l'opération de fabrication additive des deux parois extérieures 2, ménagées en regard et à distance l'une de l'autre, est coordonnée avec l'opération de fabrication additive de la paroi structurante 3. Les parois extérieures 2 servent alors de coffrage à la paroi structurante 3.
A cet égard, de manière générale, les strates 21 des deux parois extérieures 2 sont réparties par paires de strates 22 ; et pour chacune de ces paires 22, les strates 21 s'étendent dans un plan horizontal (ou au moins approximativement horizontal), à distance et en regard l'une de l'autre, avantageusement parallèlement l'une par rapport à l'autre.
Encore à cet égard, au moins une strate 31 de la paroi structurante 3 est distribuée entre les strates 21 d'au moins une paire de strates 22 desdites deux parois extérieures 2, cela après durcissement et expansion de ladite au moins une paire de strates 22.
Plus précisément, les opérations de fabrication additive des deux parois extérieures 2 et de la paroi structurante 3 sont avantageusement mises en œuvre de sorte que ces parois 2, 3 soient fabriquées parallèlement, concomitamment ou simultanément.
Cette fabrication parallèle est avantageusement ajustée de sorte que, tout au long de l'élévation du mur de bâtiment 1 , la hauteur des parois extérieurs 2 (correspondant à la hauteur définie par la paire de strates 22 sus-jacente de ces parois 2) reste supérieure (ou égale) par rapport à la hauteur de la paroi structurante 3 (correspondant à la hauteur définie par la strate 31 sus-jacente de cette paroi 3).
En pratique, tel qu'illustré sur la figure 3A, le procédé de fabrication selon l'invention commence avantageusement par une phase initiale au cours de laquelle au moins une première paire de strates 22 des parois extérieures 2 est distribuée sur la surface de réception S.
L'écartement E des strates 21 de cette première paire de strates 22 est défini par l'écartement entre les faces internes en regard des deux parois extérieures 2 et, en corollaire, correspond à l'épaisseur de la paroi structurante 3.
Cet écartement E, et donc l'épaisseur de la paroi structurante 3, peut être évolutif tout au long de l'élévation du mur du bâtiment.
Par exemple, les strates 21 de cette première paire de strates 22 sont déposées avec un écartement E compris entre 5 cm et 30 cm. Après un durcissement et expansion de cette première paire de strates 22, le procédé de construction se poursuit par une phase d'élévation comprenant les opérations de fabrication additive de la paroi structurante 3 et des parois extérieures 2, avantageusement de manière simultanée.
En l'espèce, tel qu'illustré au travers des figures 3B_ et 3Ç_, cette phase d'élévation comprend une répétition d'étapes de distribution simultanée de strates 21 , 31 .
Au cours de chaque étape de distribution simultanée, il est ainsi déposé :
- une nouvelle paire de strates 22A sus-jacente des deux parois extérieures 2, sur une paire de strates 22B sous-jacente desdites parois extérieures 2 (correspondant à la paire de strates 22 déposée lors de l'étape de distribution précédente), et
- une strate 31 de la paroi structurante 3, entre les strates 21 de ladite paire de strates 22B sous-jacente.
Cette caractéristique technique est intéressante pour monter les différents éléments du mur (parois extérieures et paroi structurante) à la même vitesse. L'élévation des différentes parois s'effectue ainsi avec un déphasage (avance d'au moins une strate pour les parois extérieures par rapport à la paroi structurante), mais à la même vitesse.
Chaque strate 21 des parois extérieures 2 est déposée de sorte que, après durcissement et expansion (complet ou partiel), celle-ci présente avantageusement une hauteur allant de 1 à 10 cm et une largeur allant de 2 à 20 cm.
De même, la hauteur de chaque strate 31 de la paroi structurante 3 est ajustée de sorte à correspondre, au moins approximativement, à la hauteur des strates 21 de la paire de strates 22B attenante (située au même niveau).
Pour définir la fréquence de ces étapes de distribution simultanée de strates 21 , 31 , on tient compte en particulier du temps de durcissement tl des strates 31 de la paroi structurante 3 qui est normalement plus long que le temps de durcissement t2 des strates 21 des parois extérieures 2.
De manière générale, le matériau de la paroi structurante 3 présente une résistance mécanique en compression qui augmente dans le temps du fait de révolution des réactions chimiques (par exemple, pour le béton, via une hydratation des différentes phases du ciment). Ce temps de durcissement diffère en fonction de la composition du matériau.
De préférence, la fréquence de ces étapes de distribution simultanée est adaptée pour que la ou les strates 31 de la paroi structurante 3 des étapes de distribution précédentes puissent supporter la ou les nouvelles strates 31 rapportées, en combinaison avec les parois extérieures 2 qui permettent de compenser le temps de durcissement plus long du matériau de la paroi structurante 3.
Ainsi, en pratique, une étape de distribution simultanée de strates 21 , 31 est avantageusement mise en œuvre selon un intervalle d'un troisième temps V, supérieur ou égal au premier temps de durcissement tl (pour le matériau structurant).
De préférence, ce troisième temps V correspond au temps nécessaire pour faire un tour de dépose des strates 21 , 31 sur toute la longueur du mur de bâtiment 1 en cours d'élévation.
Par exemple et sans être limitatif :
- le premier temps de durcissement tl est compris entre 3 et 15 min,
- le premier temps de durcissement t2 est compris entre 15 s et 15 min, et
- le troisième temps t', séparant deux étape de distribution simultanée de strates 21 , 31 , est compris entre 10 et 20 min, suivant notamment l'architecture du mur à réaliser.
En outre, la vitesse moyenne de distribution longitudinale des strates 21 , 31 est comprise de préférence entre 0,5 m et 15 m par minute.
Les étapes de distribution simultanée de strates 21 , 31 sont renouvelées jusqu'à obtenir une hauteur souhaitée pour le mur de bâtiment 1 (par exemple entre 2 m et 3 m).
La phase d'élévation se termine avantageusement par une phase de finition au cours de laquelle au moins une strate 31 de la paroi structurante 3 est rapportée entre les strates finales 21 des parois extérieures 2 (après durcissement et expansion de ces dernières) (Figure 3D).
Cette phase de finition permet ainsi un nivellement de la paroi structurante 3 par rapport aux parois extérieures 2.
En option, lors de la phase d'élévation, le liant transversal précité peut être déroulé par un va-et-vient, d'un côté à un autre du mur de bâtiment 1 en cours de construction, juste avant la distribution des strates 21 des parois extérieures 2.
Ce liant transversal est alors destiné à se retrouver emprisonné par la mousse expansée, à l'interface entre les parois 2, 3.
Par ailleurs, et seulement à titre d'exemple, la mousse expansée (constitutive des parois extérieures 2) peut être également délivrée transversalement, dans l'espace séparant les deux parois extérieures 2 et avant une strate 31 correspondante de la paroi structurante 3.
Cette mousse expansée forme alors avantageusement une sorte de cloison d'extrémité, participant au coffrage du matériau structurant lors de son coulage et le temps de son durcissement.
Cette approche peut être intéressante pour former par exemple des tableaux de baies de bâtiment qui sont destinés à recevoir les menuiseries (portes, fenêtres, etc.).
Encore par ailleurs, il est possible de réaliser des opérations de détourage par usinage de la mousse expansée, par exemple afin de parfaire la finition avant la pose d'une menuiserie. Dispositif pour la mise en œuyre du procédé
Le procédé de fabrication peut être mis en œuvre au moyen d'un dispositif de fabrication 5 (figures 1 et 4) qui comprend une tête distributrice 6 (représentée plus en détails sur la figure 4) portée par des moyens 7 pour la manœuvre dans l'espace de ladite tête distributrice 6 (figure 1 ).
Les moyens de manœuvre 7 peuvent consister, et sans être limitatif, en un bras robot polyarticulé qui est porté par un châssis mobile motorisé (pour le déplacement de ce bras robot polyarticulé au sein du chantier de construction).
Ces moyens de manœuvre 7 forment ainsi avantageusement un robot anthropomorphique, permettant de réaliser différents procédés comme l'impression du mur de bâtiment 1 .
La tête distributrice 6 comprend plusieurs buses (ou «canules»), avantageusement juxtaposées selon un axe longitudinal, à savoir :
- deux buses latérales 61 , pour la distribution (ou l'impression) de la mousse en cours d'expansion, sous forme liquide, et - au moins une buse intercalaire 62, ici unique, agencée entre les deux buses latérales 61 pour la distribution (ou l'impression) du matériau structurant sous forme liquide.
En particulier, chaque buse 61 , 62 est agencée de sorte à s'étendre sur le plan médian vertical de la strate 21 , 31 distribuée à l'étape précédente.
Ces buses 61 , 62 sont réglables, notamment en écartement, de manière à définir la position et l'agencement relatifs des différentes strates destinées à former le mur de bâtiment.
Ainsi, l'écartement entre les deux buses latérales 61 est avantageusement destiné à définir la distance transversale séparant les deux parois extérieures 2 du mur de bâtiment 1 obtenu (écartement E).
Tel que représenté schématiquement sur la figure 4, la tête distributrice 6 est connectée à différents moyens d'alimentation 8 qui comprennent des réservoirs de produits associés à des pompes de fort débit.
Selon la figure 4, les moyens d'alimentation 8 comprennent :
- des premiers moyens 81 pour l'alimentation des buses latérales 61 avec au moins un matériau non solide (avantageusement liquide) destiné à former les parois extérieures 2, et
- des seconds moyens 82 pour l'alimentation de la buse intercalaire 62 avec un matériau non solide (avantageusement liquide) destiné à former la paroi structurante 3, à savoir par exemple un mélange structurant.
En l'espèce, les premiers moyens d'alimentation 81 sont adaptées à fournir deux matériaux liquides (bi-composants) qui sont destinés à être mélangés au niveau de chacune des buses latérales 61 pour obtenir et distribuer la mousse en cours d'expansion.
Pour la mise en œuvre des opérations de fabrication additive, le dispositif de fabrication 5 comprend encore des moyens de commande 9 (figure 1 ), pour le pilotage desdits moyens d'alimentation 8 et desdits moyens de manœuvre 7.
Ces moyens de commande 9 comprennent alors avantageusement un ordinateur comportant des moyens mémoires dans lesquels est enregistré un programme d'ordinateur et des instructions de trajectoire adaptés à l'architecture du mur de bâtiment 1 à construire.
Ce programme d'ordinateur comporte ainsi des moyens de code de programme qui sont adaptés à piloter lesdits moyens d'alimentation 8 et lesdits moyens de manœuvre 7, tenant compte notamment desdites instructions de trajectoire, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par ledit ordinateur.
En l'espèce, pour la distribution d'une strate 21 , 31 des parois 2, 3, la tête distributrice 6 est avantageusement manœuvrée dans un plan horizontal, selon une trajectoire prédéterminée et pilotée par les moyens de commande 9.
Au cours de cette manœuvre planaire, les moyens de commande 9 pilotent également les moyens d'alimentation 8 de sorte à assurer une distribution à façon des strates 21 , 31 au travers des buses 61 , 62 de la tête distributrice 6 (avantageusement de manière simultanée lors de la phase d'élévation).
Pour la dépose de nouvelles strates 21 , 31 sur des strates 21 , 31 durcies, les moyens de commande 9 pilotent les moyens de manœuvre 7 de sorte à positionner la tête distributrice 6 dans un nouveau plan horizontal qui est décalé verticalement vers le haut.
La hauteur de décalage correspond avantageusement à la hauteur d'une strate 21 des parois latérales 2.
Ensuite, comme évoqué ci-dessus, la tête distributrice 6 est à nouveau manœuvrée dans ce nouveau plan horizontal, selon une trajectoire prédéterminée, simultanément à une distribution pilotée du matériau structurant et/ou de la mousse expansée, pour former les nouvelles strates 21 , 31 .
L'épaisseur des différentes strates 21 , 31 est notamment régulée par la vitesse de déplacement de la tête distributrice 6, par le débit de matière au travers des buses 61 , 62, par la régularisation des températures appliquées aux bi- composants des parois et par la gestion des pressions appliquées dans les réservoirs de stockage des matières premières. Là encore, ces différents paramètres sont régulés par les moyens de commande 9.
De manière générale, le procédé selon l'invention pourrait être mis en œuvre par d'autres dispositifs de fabrication, par exemple au moyen d'un robot du type cartésien, un robot anthropomorphe à 6 ou 7 axes, un robot à câbles, etc.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment (1 ) par fabrication additive,
lequel procédé de construction comprend une opération de fabrication additive d'au moins une paroi structurante (3) obtenue par empilement de strates (31 ) successives d'un matériau structurant, lesdites strates (31 ) successives étant distribuées sous forme non solide,
caractérisé en ce que ledit procédé de construction comprend une opération de fabrication additive de deux parois extérieures (2) réalisées en mousse expansée, qui sont ménagées en regard et à distance l'une de l'autre pour servir de coffrage à ladite au moins une paroi structurante (3),
lesquelles parois extérieures (2) sont chacune fabriquées par empilement de strates (21 ) successives qui sont distribuées successivement sous forme non solide, le cas échéant après durcissement et expansion de la strate (21 ) sous-jacente,
et en ce qu'au moins une strate (31 ) de ladite au moins une paroi structurante (3) est distribuée entre les strates (21 ) d'au moins une paire de strates (22) desdites deux parois extérieures (2), après durcissement et expansion de ladite au moins une paire de strates (22).
2. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les opérations de fabrication additive sont mises en œuvre de sorte que lesdites parois (2, 3) sont fabriquées parallèlement, tout en préservant une hauteur définie par la paire de strates (22) sus-jacentes des deux parois extérieures (2) qui est supérieure par rapport à la hauteur définie par la strate (31 ) sus-jacente de ladite au moins une paroi structurante (3).
3. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon la revendication 2, caractérisé en ce que les opérations de fabrication additive sont mises en œuvre de sorte qu'il est rapporté simultanément :
- une paire de strates (22A) des deux parois extérieures (2), sur une paire de strates (22B) sous-jacente desdites deux parois extérieures (2), et
- une strate (31 ) de ladite au moins une paroi structurante (3), entre les strates (21 ) de ladite paire de strates (22B) sous-jacente desdites deux parois extérieures (2).
4. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une strate (31 ) de ladite au moins une paroi structurante (3) comporte un premier temps de durcissement (t1 ) qui est supérieur à un second temps de durcissement (t2) d'une strate (21 ) des parois extérieures (2),
et en ce qu'une nouvelle strate (21 , 31 ) desdites parois extérieures (2) et de ladite au moins une paroi structurante (3) est rapportée après un temps (f), supérieur ou égal audit premier temps de durcissement (t1 ).
5. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une phase initiale au cours de laquelle au moins une première strate (21 ) desdites deux parois extérieures (2) est distribuée sur une surface de réception (S),
puis après durcissement desdites premières strates (21 ),
- une phase d'élévation, comprenant les opérations de fabrication additive de ladite au moins une paroi structurante (3) et desdites parois extérieures (2), dans lesquelles au moins une strate (31 ) de ladite au moins une paroi structurante (3) est distribuée entre les strates (21 ) d'au moins une paire de strates (22) desdites deux parois extérieures (2), après durcissement et expansion desdites strates (21 ).
6. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les parois extérieures (2) sont réalisées dans un matériau choisi parmi le polyuréthane, l'Icynène, le polystyrène, l'amidon de maïs, la cellulose, la fibre de bois comprimée, le liège expansé.
7. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, après durcissement, une strate (21 ) des parois extérieures (2) présente de 1 à 10 cm de hauteur, et de 2 à 20 cm de largeur.
8. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux parois extérieures (2) sont écartées d'une distance horizontale comprise entre 5 cm et 30 cm.
9. Procédé pour la construction d'un mur de bâtiment par fabrication additive, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les opérations de fabrication additive sont mises en œuvre au moyen d'un dispositif de fabrication (5) comprenant :
- une tête distributrice (6) comprenant deux buses latérales (61 ) et au moins une buse intercalaire (62),
- des premiers moyens (81 ) pour l'alimentation des buses latérales avec au moins un matériau non solide destiné à former les parois extérieures (2), de préférence deux matériaux non solides destinées à être mélangés au niveau desdites buses latérales (61 ),
- des seconds moyens (82) pour l'alimentation de ladite au moins une buse intercalaire (62) avec un matériau non solide destiné à former ladite au moins une paroi structurante (3),
- des moyens (7) pour la manœuvre dans l'espace de ladite tête distributrice (6),
- des moyens de commande (9), pour le pilotage desdits moyens d'alimentation (81 , 82) et desdits moyens de manœuvre (7).
10. Mur de bâtiment, issu d'un procédé de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant deux parois extérieures (2) réalisées en mousse expansée, entre lesquelles est coulée au moins une paroi structurante (3), laquelle au moins une paroi structurante (3) épouse lesdites parois extérieures (2) pour former un ensemble monobloc.
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