Impression 3D avec du matériau granulaire sans liant

Savez-vous comment sculpter un éléphant dans un bloc de pierre ? C’est simple, vous retirez tout ce qui ne ressemble pas à un éléphant.
Deux chercheurs virtuoses de la robotisation de techniques architecturales inédites ont exploité cette curieuse méthode, mais surtout l'impression 3D, la robotique et l'auto-assemblage pour sculpter Rock Print, une œuvre éléphantesque récompensée au salon Ars Electronica 2017. Pour former leur sculpture granulaire, Fabio Gramazio et Matthias Kohler combinent une armature en fibres lâches de polyester et une gangue de matériau granulaire agrégé sans aucun liant autour de l’armature.

Embouteillages et rhéologie

À vrai dire je ne suis pas sûr qu’il s’agisse d’un éléphant. On peut y voir aussi bien un mémorial du tabouret que deux papillons enlacés. Qu’importe, le plus intéressant ici est la propriété rhéologique exploitée, le blocage, ou jamming en anglais. Vous connaissez le phénomène des embouteillages qui surviennent lorsque la densité automobile dépasse un certain seuil. Ce blocage d'un matériau granulaire lui permet de s'ordonner comme un solide, puis de s’écouler comme un liquide, et même de se disperser comme un gaz.
Prenez un matériau granulaire (poudre des cachets d’aspirine, anneaux de Saturne, sable des dunes, etc.), faites en sorte qu’il se comporte ici comme un solide et là comme un liquide, et vous avez une méthode de sculpture originale.

Solidification réversible

Le robot de Gramazio et Kohler commence par dérouler sur le sol quelques spirales de fil de façon à dessiner grossièrement le contour des pattes de l’éléphant, les recouvre d’une couche de graviers, débobine à nouveau du fil pour former la suite de l’armature, redépose une couche de graviers, puis une nouvelle couche de fil etc. Une fois les 10 km de fil et les 8 m³ de gravier empilés, la sculpture est prête à sortir de son œuf (cubique, c’est de l’art) : le gravier confiné dans l’armature y est comme gelé par blocage tandis que le reste du gravier est si peu agrégé qu’il s’effondre de lui-même (état liquide), mettant à nu notre éléphant-tabouret. On n’est pas loin de la décongélation du mammouth au chalumeau.
 
Comme le montre la vidéo qu'il faut regarder jusqu'au bout pour comprendre, cette solidification du matériau granulaire est réversible. Autrement dit, pour défaire la sculpture, il a suffi de ré-enrouler le fil composant l’armature.
Ce procédé encore expérimental pourra être utilisé pour assembler et déplacer des éléments architecturaux temporaires.