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Le bois : matière composite

Le bois : matière composite

Charlotte Mazalérat
par Charlotte Mazalérat - Publié Il y a 2 ans
Le bois : matière composite

Les matériaux provenant des arbres ont le potentiel de remplacer les matériaux fossiles et autres matériaux non durables dans les produits de tous les jours, transformant ainsi la société en une bioéconomie.

Des chercheurs suédois ont mis au point un matériau pour l’impression 3D à base de bois. L’équipe du Professeur Paul Gatenholm, université de technologies de Chalmers en Suède a développé un gel de nanocellulose à partir de pâte de bois. A cette composition, les chercheurs ont ajouté de l'hémicellulose, un composant naturel dérivé des plantes, qui agit comme un agent de collage.



Le procédé d’impression suit le principe de biomimétisme : la structure hiérarchique du bois, une manière qui imite l'ultrastructure unique du bois. En imitant l'architecture cellulaire naturelle du bois, l’équipe de recherche peut créer des produits verts dérivés des arbres, avec des propriétés uniques. Ainsi, la disposition des cellules en nid d’abeille est reconstituée lors de l’impression. Cette technique présente une réelle avancée et un fort potentiel. En transformant auparavant la pâte de bois en gel de nanocellulose, les chercheurs avaient déjà réussi à créer un type d'encre qui pouvait être imprimé en 3D. Cette nouvelle avancée est majeure. Elle permet l'interprétation et la numérisation du code génétique du bois, afin qu'il puisse servir d'instructeur à une imprimante 3D. Cela signifie que l'arrangement des nanofibrilles de cellulose peut maintenant être contrôlé avec précision pendant le processus d'impression, afin de reproduire l'ultrastructure souhaitable du bois.

L'ajout de l'hémicellulose constitue une autre avancée par rapport aux recherches antérieures. L'hémicellulose agit comme une colle, donnant à la cellulose une résistance suffisante pour être utile, d'une manière similaire au processus naturel de lignification, à travers lequel les parois cellulaires sont construites. La cellulose possède d'excellentes propriétés de barrière à l'oxygène, ce qui en fait un procédé pour créer des enveloppes étanches à l'air.

Dans la plupart des projets de construction, le bois doit être manipulé avec une scie et d'autres outils. Contrairement à de nombreux autres matériaux, le bois ne peut être fondu ou remodelé. 

Les produits à base de bois peuvent maintenant être conçus sur commande sur une échelle de temps considérablement réduite par rapport au bois naturel.

La croissance du bois est contrôlée par son code génétique, ce qui lui confère des propriétés uniques en termes de porosité, de ténacité et de résistance à la torsion. Le bois a ses limites en matière de transformation. Contrairement aux métaux, résines et plastiques, il ne peut pas être fondu et facilement remodelé, et doit plutôt être scié, raboté ou courbé. Grâce à leurs recherches, les chercheurs sont capables de gérer l'orientation et la forme. Les propriétés utiles du bois naturel sont gardées. Cette découverte permet au bois de prendre exactement la forme désirée pour le produit final, grâce à l'impression 3D. L’impression 3D ou impression tridimensionnelle désigne « l’appellation grand public des procédés de fabrication de pièces en volume par ajout ou agglomération de matière. Dans le langage industriel, il s’agit de fabrication additive ».

Cette technologie de fabrication permet de dépasser les limites de la nature pour créer de nouveaux produits durables et écologiques. Cela signifie que les produits qui aujourd'hui sont déjà issus de la forêt peuvent maintenant être imprimés en 3D dans un temps beaucoup plus court. Les métaux et plastiques actuellement utilisés dans l'impression 3D peuvent désormais être remplacés par une alternative renouvelable et durable ", relate le Professeur Paul Gatenholm.

Les propriétés de barrière à l’oxygène de la cellulose pourraient permettre de développer des enveloppes étanches, des parois hermétiques utilisées dans les secteurs de l'agro-alimentaire, pharmaceutique, médical ainsi que dans le bâtiment, l'aménagement. 

Les chercheurs voient le potentiel d'inclure une large gamme d'articles avec l’impression 3D à base d’encre composite bois :

  • emballage
  • vêtements
  • meubles
  • habitations


Le fait de penser en dehors de la gamme normale des procédés conventionnels permet de trouver un moyen de fabriquer de nouveaux produits avec ce qui est, essentiellement, de la pâte de bois. Cette technologie permettrait de générer d’importantes économies de ressources et éviter des émissions nocives. La gestion des impressions localement offre une alternative aux industries utilisant beaucoup de plastique et recourant fortement aux transports, générant du CO2. Les emballages, panneaux imprimés pourraient être conçus et fabriqués sur commande sans aucun gaspillage.

De l'idée à la conception de l'objet, cette technologie offre un avenir pour toutes impressions en 3D.

Charlotte Mazalérat
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Documentaliste
Documentaliste chez les Compagnons du Devoir. Administratrice et modératrice sur le site DuMétier.

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