L'ETH Zurich imprime des pierres artificielles en 3D pour étudier la dégradation des bâtiments historiques
Les chercheurs de l'ETH Zurich utiliseront le binder jetting pour fabriquer des échantillons de pierre avec des défauts contrôlés, en reproduisant en laboratoire les mécanismes qui causent la détérioration des grès dans les monuments suisses.
Deux groupes de recherche de l'ETH Zurich ont remporté un ETH Collaborative Grant 2026 pour un projet qui applique l'impression 3D à l'étude de la conservation architecturale. L'annonce est arrivée le 8 octobre 2026.
Le projet, intitulé “Spatially graded 3D printing to elucidate contour scaling of building stones”, combine fabrication additive et science des matériaux. L'objectif est de comprendre pourquoi les pierres des bâtiments historiques se dégradent et perdent progressivement des portions de leur surface.
Le problème du contour scaling
Le phénomène de contour scaling provoque le détachement de portions entières de la couche externe de la pierre. Il est particulièrement fréquent dans les grès de la Molasse utilisés sur le Plateau suisse.
Le contour scaling se manifeste par la formation de fractures internes parallèles à la surface exposée. Ces fractures s'étendent jusqu'à provoquer le détachement de couches superficielles.
De nombreux bâtiments monumentaux suisses sont construits avec des grès de la Molasse. Ces roches sédimentaires ont des compositions variables selon leur provenance, ce qui rend complexe la prévision de leur comportement dans le temps.
- Technologie : binder jetting pour produire des pierres artificielles avec des défauts contrôlés
- Application : étude accélérée de la détérioration dans des conditions de laboratoire
- Perspective : développement d’éléments de remplacement compatibles pour la restauration
La collaboration interdisciplinaire
Deux chaires de l’ETH unissent des compétences complémentaires : chimie physique des matériaux de construction et technologies numériques pour l’architecture.
Le programme implique la chaire de Physical Chemistry of Building Materials, dirigée par Robert J. Flatt au sein du Département de génie civil, environnemental et géomatique. Le second groupe est la chaire de Digital Building Technologies, dirigée par Benjamin Dillenburger au sein du Département d’architecture.
La plateforme d’impression dérive d’un système grand format développé par Pietro Odaglia, chercheur du groupe de Dillenburger.
Binder jetting pour échantillons expérimentaux
La fabrication additive permet d’introduire des défauts et des variations de propriétés à des positions précises, impossibles à contrôler avec des pierres naturelles.
La première application ne concerne pas la construction de façades ou de monuments imprimés en 3D. Les chercheurs réaliseront des échantillons expérimentaux avec des compositions, une porosité et des zones de faiblesse contrôlées.
Ces échantillons seront soumis à des conditions environnementales accélérées. Le contrôle précis des caractéristiques internes permettra d’isoler les mécanismes responsables de la détérioration.
Le binder jetting dépose des couches de poudre liées sélectivement par un agent liant liquide. La technique permet de faire varier la composition et la porosité pendant l'impression, créant des matériaux aux propriétés graduées spatialement.
De la recherche à la restauration
La deuxième direction du projet prévoit le développement d'éléments de remplacement imprimés en 3D, conçus pour être compatibles avec les pierres originales.
Les éléments de remplacement devront avoir des caractéristiques mécaniques et chimiques compatibles avec les grès historiques. La compatibilité est essentielle pour éviter que les nouvelles pierres accélèrent la dégradation de celles d'origine.
L'impression 3D offre la possibilité de reproduire non seulement la composition, mais aussi la structure poreuse interne. Ce niveau de contrôle est impossible avec les techniques traditionnelles de travail de la pierre.
Perspectives pour la conservation
Le projet représente une approche innovante de la conservation du patrimoine architectural. La possibilité d'étudier la détérioration dans des conditions contrôlées accélérera la compréhension des mécanismes impliqués.
Les résultats pourraient s'appliquer non seulement aux grès suisses, mais aussi à d'autres matériaux lapidaires utilisés dans des bâtiments historiques. La méthodologie basée sur des échantillons imprimés en 3D avec des défauts contrôlés est transférable à différents types de pierre.
La combinaison de la fabrication additive et de la science de la conservation ouvre de nouvelles possibilités pour la restauration fondée sur des preuves expérimentales. L’ETH Collaborative Grant 2026 finance cette direction de recherche interdisciplinaire.
article écrit à l'aide de systèmes d'intelligence artificielle
Questions & Réponses
Quelle technologie d'impression 3D utilise le projet de l'ETH Zurich ?
Le projet repose sur le binder jetting, une technologie de fabrication additive qui permet de produire des échantillons de pierre avec des compositions, des porosités et des zones de faiblesse contrôlées. Cela permet de reproduire en laboratoire des défauts difficilement contrôlables dans les pierres naturelles.
Qu'étudie le projet sur le contour scaling des pierres de construction ?
Le projet étudie le contour scaling, un phénomène qui provoque des fractures internes parallèles à la surface et le détachement de couches externes de la pierre. L'objectif est de comprendre les mécanismes de détérioration qui affectent en particulier les grès de la Molasse utilisés dans les bâtiments historiques suisses.
Quels groupes de recherche de l'ETH Zurich participent au projet ?
Deux chaires participent : la Physical Chemistry of Building Materials dirigée par Robert J. Flatt, au Département de génie civil, environnemental et géomatique, et la Digital Building Technologies dirigée par Benjamin Dillenburger, au Département d'architecture.
Le projet prévoit-il d'imprimer en 3D des monuments ou des façades entiers ?
Non, la première application ne concerne pas la construction de façades ou de monuments imprimés en 3D. Les chercheurs réaliseront des échantillons expérimentaux à soumettre à des tests, dans le but d'étudier la dégradation et, à terme, de développer des éléments de remplacement compatibles pour la restauration.
De quel système dérive la plateforme d'impression utilisée dans le projet ?
La plateforme d'impression dérive d'un système grand format développé par Pietro Odaglia, chercheur du groupe de Benjamin Dillenburger. Le projet combine ainsi fabrication additive et science des matériaux pour l'étude de la conservation architecturale.
