Impressões 3D em concreto
- Planej
- 17 de mai. de 2024
- 4 min de leitura
As impressoras 3D se tornaram nos últimos anos um tipo de tecnologia amplamente utilizada para diversas finalidades. Também chamadas de máquinas de Prototipagem Rápida, elas vêm se desenvolvendo ao longo do tempo e modificando o modo de produção de diferentes tipos de objetos e produtos. Os métodos de impressão também são variados, cada qual com seu modo de produção e materiais distintos. Como, por exemplo, algumas delas extrudam plástico derretido para fazer objetos, outras se utilizam de laser para endurecer camadas de resina ou pó, fazendo o produto surgir de um banho de matéria-prima. Além disso, há também impressoras que produzem objetos por meio de materiais como aço, vidro ou concreto.
Seguindo essa lógica, a construção civil é uma área que poderia se beneficiar abundantemente com a aplicação de impressão 3D. Visto que esta área tem sido reconhecida como uma das maiores responsáveis pelo consumo desenfreado de recursos naturais e por causar significativo impacto ambiental, além de apresentar baixa eficiência de trabalho em comparação com máquinas automatizadas, quantidade elevada de acidentes, pouca mão de obra qualificada e falta de organização nos canteiros de obra, a aplicação da tecnologia de impressão 3D surge como uma alternativa para a minimização desses problemas.
Alguns dos benefícios gerados pela utilização da impressão 3D são:
Redução de desperdício: o processo de impressão 3D permite maior precisão na quantidade de material utilizado na construção;
Flexibilidade de design: é possível desenvolver estruturas mais complexas e difíceis de serem produzidas usando as atuais práticas de construção;
Redução de mão de obra: a construção com impressão 3D é altamente automatizada, sendo assim, a mão de obra intensiva necessária pode ser reduzida significativamente;
Redução de tempo de construção: o tempo de construção de uma parede estrutural foi reduzido em 35% utilizando-se impressão 3D, em relação à construção com alvenaria tradicional.
No cenário brasileiro, estudos e testes de impressão de concreto nas universidades brasileiras ainda são muito embrionários. Em São Paulo, há uma iniciativa da startup “Urban 3D” que busca a construção de moradias através da impressão 3D. Ela ainda dialóga com governos e construtoras a fim de viabilizar empreendimentos.
Existem diversas técnicas de impressão de concreto, como: Contour Crafting (CC), Concrete Printing e D-Shape.
Contour Crafting (CC)
Contour Crafting (CC) é uma tecnologia de fabricação aditiva, ou seja, uma forma de construir objetos tridimensionais camada por camada, semelhante à impressão 3D, mas especialmente voltada para a construção de estruturas arquitetônicas, como edifícios e casas, sendo desenvolvida na University of Southern California,visando automatizar o canteiro e agilizar o andamento das obras, onde se é possibilitado construir 1 m² em 3 minutos. Utilizando um método híbrido de extrusão e preenchimento, o processo cria objetos em camadas, com um bocal de extrusão que possui múltiplas saídas para criar estruturas complexas. O sistema permite a co-extrusão de materiais diversos, como gesso e concreto.
A CC, concebida por Khoshnevis em 1998, promete não apenas benefícios econômicos, mas também melhorias na qualidade de vida, segurança e redução do impacto ambiental. Além de construções personalizadas e acessíveis, a tecnologia visa reduzir lesões no local de trabalho, custos de litígios e seguros, assim como diminuir o impacto ambiental ao economizar energia e reduzir resíduos.
Concrete Printing
Outras tecnologias de impressão 3D voltadas para a indústria da construção têm sido desenvolvidas, com foco especial na impressão de concreto. Um exemplo é o Concrete Printing da Loughborough University, semelhante à técnica de Khoshnevis, utilizando extrusão de argamassa de cimento. Em comparação com a CC, apresenta menor resolução de deposição (4-6 mm de profundidade por camada) para alcançar maior liberdade tridimensional e controle geométrico.
A Concrete Printing permite geometrias internas e externas mais precisas, com superfície final apresentando nervuras devido à dependência da espessura da camada. Embora a CC tenha vantagens, apresenta limitações, como a não eliminação do molde, que se torna parte da parede, e a necessidade de passos adicionais, como moldagem, instalação de reforço e extrusão de concreto.
A equipe da Loughborough desenvolveu uma máquina de impressão de concreto, com uma estrutura de 5,4 m x 4,4 m x 5,4 m e uma cabeça de impressão móvel. Utilizando um bocal de 9 milímetros, a máquina proporciona material de extrusão. Foram conduzidos experimentos para encontrar a mistura ideal para o concreto de alto desempenho, considerando propriedades de endurecimento, trabalhabilidade e requisitos de extrusão, resultando em uma mistura reforçada com fibra para melhorar trabalhabilidade e resistência.
D-Shape
D-Shape é um método de impressão 3D desenvolvido por Enrico Dini, utilizando fabricação aditiva, semelhante à CC e à Concrete Printing. No entanto, ao contrário desses modelos, o D-Shape não imprime peças por extrusão, mas sim por meio da deposição seletiva de pó endurecido com um material ligante. O processo envolve a colocação de camadas de areia com a espessura desejada, compactação e aplicação do ligante por uma cabeça de impressão com 300 bocais em uma estrutura de pórtico de alumínio. A técnica pode criar estruturas arquitetônicas de até 6 × 6 × 6 m.
Após a conclusão, a peça é escavada da camada de pó solto, sendo a areia não endurecida utilizada temporariamente como suporte para as camadas superiores, permitindo formas que não são possíveis com uma única camada de material de extrusão. Uma desvantagem é que a areia deve ser espalhada e compactada para cada camada, e, ao término, toda a areia não utilizada precisa ser removida.
Links para acessar alguns vídeos sobre o assunto:
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