CIRMAP CIrcular economy via customisable furniture with Recycled MAterials for public Places

22 Juin 2021 | Nos actualités, Travaux

Key information

  • Total budget: € 6.98 Million
  • EU funding: € 4.19 Million
  • Duration: 36 months (April 2020 – March 2023)

Main objective

The CIRMAP project, which brings together a network of multidisciplinary actors, aims to find new opportunities for the valorisation of Recycled Concrete Fine Aggregate (RFA) through 3D printing of customized shapes.

Project presentation

In North West Europe, about 65 Mt of Recycled Fine Aggregates (RFA) are generated yearly from the crushing of Concrete Construction and Demolition Wastes and are disposed in landfills or in banks. In the meantime, 54 Mt of marine sands are extracted in zones where natural aggregate resources are missing, threatening fragile marine spaces. Reusing RFA in concrete would save natural resources.

However, no market exists for RFA owing to rigorous construction standards. RFA is a local resource, with large variability, which is not suited to mass production needing regular materials. But it could be used at a smaller scale, for the manufacture of products needing neither to comply with rigorous construction standards nor to possess high performances. About 5 Mt of RFA could be recycled into concrete for the manufacture of Urban, Memorial or Garden (UMG) furniture, being the starting point of a circular economy loop.

Traditional precast concrete cannot be used for small scale production because of the high share of moulds in the global cost (50 to 80%). However, concrete 3D Printing (3DP) allows manufacturing customized pieces that could be shown by customers as a banner of their identity. UMG furniture are always located in difficult to access zones, reducing their weight by shape optimization and printing them onsite would be easier. Moreover, online control of 3D Printing could be used to compensate materials variability, providing an efficient tool for the valorisation of these resources.

Cirmap will provide a new Mixture Proportioning Method (MPM) for the design of 3DP mortars with RFA and a new Design Methodology for Customized Shapes (DMCS). A new Master Control Command (MCC) for concrete 3DP will be implemented for the equipment of 3DP machines, and an integrated mobile 3D printing unit will be developed for onsite 3D printing of UMG furniture. A Cirmap-network will also be created for lobby and dissemination, leading to a new market for the reuse of RFA. 5 Local Public Authorities in North West Europe will provide public places that will be equipped with 3DP customized furniture.

Involvement of ENSAP Lille in the project

Within the framework of this cross-disciplinary project, the group representing ENSAP Lille will have the objective of leading the « Work Package Design » team, in charge of the design aspect of the programme. Using the savoir-faire and techniques of our school (digital design, parametric and algorithmic modelling, optimisation and simulation methods, etc.), our team will lead the work on the research of forms and prototypes for urban furniture elements. 

Project Partners

  • Manchester Metropolitan University 
  • Pompes Funèbres de l’Avesnois
  • Technische Universität Kaiserslautern
  • SAS Neo Eco Developpement
  • Université de Liège
  • Université d’Orléans
  • Heberger GmbH
  • VICAT
  • Gemeente Almere
  • Stadt Pirmasens
  • Université de Lille
  • ENSAPL (Ecole Nationale Supérieure d’Architecture et de Paysage de Lille)
  • CNRS
  • AREBS 
  • CERIB
  • CTP (Centre Terre et Pierre)

Objectif principal :

Le projet CIRMAP, regroupant un réseau d’acteurs pluridisciplinaire, vise à questionner les possibilités permises par la fabrication additive pour la fabrication de mobilier urbain en utilisant des matériaux écologiques recyclés. Présentation du projetEn Europe, environ 65 millions de tonnes de granulats fins recyclés (RFA) sont générées chaque année par le broyage des déchets de construction en béton puis sont mises en décharge ou déposées sur des berges.

Parallèlement, 54 millions de tonnes de sable marin sont extraites dans des zones où les ressources naturelles en granulats font défaut, menaçant ainsi les espaces marins de plus en plus fragiles.Pour autant, la réutilisation des RFA dans la composition des bétons permettrait d’économiser ces ressources naturelles devenant rares. Compte tenu de l’inexistence d’un marché visant à exploiter ces RFA en raison d’un cadre normatif trop rigoureux, l’utilisation des granulats recyclés pourrait bénéficier à plus petite échelle, pour la fabrication d’éléments n’ayant pas besoin de respecter des normes de construction ni de répondre à des exigences particulières en termes de performances.

À ce titre, environ 5 Mt de RFA pourraient être recyclées en béton pour la fabrication de mobilier urbain, d’objets commémoratifs ou d’éléments de jardin, constituant alors le point de départ d’une boucle d’économie circulaire. Tel qu’il est utilisé aujourd’hui, le béton préfabriqué traditionnel ne peut être employé pour la production à petite échelle en raison de la part élevée du budget alloué aux moules dans le coût global (50 à 80 %). Néanmoins, l’impression additive de béton (3DP) pourrait permettre de fabriquer des pièces aux formes variables et complexes, traduisant les particularités et l’identité des sujets et structures en sollicitant l’utilisation.

En réduisant par exemple le poids des éléments imprimés par le biais de leur optimisation formelle, il serait alors possible d’envisager les produire directement sur site. D’autre part, le contrôle en ligne de l’impression additive permettrait également de répondre à la variabilité des matériaux utilisés, offrant ainsi un outil efficace pour la valorisation de ces ressources.

C’est dans cette optique que s’inscrit le projet CIRMAP qui proposera, notamment à travers des mises en application sur plusieurs sites publics du nord-ouest de l’Europe, une méthode innovante permettant de concevoir et d’imprimer du mobilier urbain personnalisé avec du béton recyclé.

Implication de l’ENSAP Lille dans le projet :

Dans le cadre de ce projet transversal à diverses disciplines, le groupe représentant l’ENSAP Lille aura pour objectif de mener l’équipe de « Work Package Design », en charge du volet de conception du programme. En utilisant les savoir-faire et techniques de notre école (conception numérique, modélisation paramétrique et algorithmique, méthodes d’optimisation et de simulation, etc.), notre équipe s’occupera de diriger le travail sur la recherche des formes et prototypes des éléments de mobilier urbain.  

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