Construção de Aditivos: Da casa à Ponte utilizando impressão 3D

A manufatura aditiva vem impactando quase todos os setores da produção e do desenvolvimento humano, indo desde a saúde à indústria aeroespacial e possibilitando a criação de novas geometrias e formas complexas de propriedades únicas.

Um setor que vem sendo impactado diretamente pela impressão 3D é o setor de construção, em diferentes estágios. 

Com empresas e grupos de pesquisa explorando a utilização da impressão 3D na construção, o sucesso no desenvolvimento desta tecnologia se dá devido as suas funcionalidade e benefícios, que estão sendo estudados e mensurados.

Com a grande confiabilidade existente no método tradicional, utilizar da manufatura aditiva no setor de construção ainda é um desafio a ser vencido. 

E você, quer saber mais sobre a tecnologia de impressão 3D utilizada no setor de construção? Continue acompanhando a nossa publicação! 

A impressão 3D na construção de aditivos 

A impressão 3D no setor de construção civil pode ser uma das grandes formas de impulsionar a tecnologia da manufatura aditiva e algumas aplicações são importantes para o seu desenvolvimento.

Com alguns equipamentos novos e modernos e que são aplicados desde a larga escala até a pequena escala. 

Jateamento em larga escala

O jateamento em larga escala foi considerado como um dos primeiros modos de aplicação das impressoras 3D na construção civil.

Este equipamento é composto por uma estrutura de alumínio de 6 metros e com 300 bicos, sendo capaz de imprimir uma ponte de 12 metros de comprimento que é composta de pó de concreto micro-reforçado e foi desenvolvido para minimizar o desperdício através do uso de matéria prima de reciclagem durante o processo. 

Impressão 3D de metal 

Uma ponte é um grande desafio para a impressão 3D, seja pelo seu tamanho ideal e pelos conhecimentos necessários para construir a sua estrutura e até pela sua caracterização e propósito útil para demonstração do potencial da tecnologia de impressão 3D.

Além da construção utilizando concreto, a impressão 3D de metal também fornece boas aplicações à impressão 3D. 

Para a impressão 3D de metal, geralmente o processo de fabricação ocorre num local controlado onde os braços de impressão 3D não estão submetidos aos elementos naturais.

Para uma ponte de 12 metros de aço inoxidável, este foi um importante ponto que auxiliou a sua construção. 

Ao utilizar o metal para a construção civil, obtém-se maior liberdade nas formas obtidas quando se comparado à resina e ao concreto.

Onde esses metais permitem apenas alguma ligeira saliência, o metal solidifica quase que instantaneamente e permite a produção de formas 3D quase reais.

Além disso, utilizando o metal consegue-se utilizar de materiais 100% reciclados e melhora a aplicação da impressão 3D de metal como um todo, mesmo que atualmente ainda se encontre num formato lento e que cabe total impulso de inovação na criação dos melhores objetos no futuro. 

Melhores aplicações na construção utilizando metal 

Ao contrário de outros projetos, na construção civil utilizando a impressão 3D de metal é permitido a utilização de diversos outros produtos e inovações juntamente com o projeto original.

No exemplo da ponte, foram utilizados sensores que permitem o controle das propriedades físicas e do ciclo de vida da estrutura, realizando testes de carga e análises de deformação da ponte conforme o seu uso. 

Além disso, a criação de um modelo digital antes da construção de fato leva a outro patamar a modelagem e a análises computacionais dos projetos.

Quando combinados os dados do modelo digital e dos sensores do modelo físico, consegue-se realizar milhares de testes adicionais diretamente num ambiente virtual e acelerar o desenvolvimento e a relação do físico com o digital. 

O maior desafio da manufatura aditiva é conseguir a validação do projeto antes do início da produção – principalmente quando se trabalha com todas as formas únicas, um método para validação da estrutura precisa ser construído também.

O que chama-se de design centrado em dados se torna então essencial, com mais um desafio de garantir a quantidade considerável de dados para desenvolver esse tipo de análise do projeto. 

Jateamento em pequena escala

O jateamento de pequena escala contou com a flexibilidade dos materiais para conceber novas possibilidades de design para a construção de aditivos.

Tanto cimento, cerâmicas, borrachas, sal, areias e até madeira, fazem com que objetos reciclados sejam ótimas matérias primas quando transformados em pó fino e depois impressos em uma nova forma com a utilização de agentes de ligação. 

Com isso, consegue-se a aplicação de novos formatos e design aos objetos impressos 3D para trazer novos níveis de sustentabilidade para a construção civil.

Esse tipo de aplicação permite até a criação de novos materiais, como a cerâmica projetada para realizar o resfriamento evaporativo e é composta por uma rede de treliças, com um tijolo poroso que permite o ar quente passar e coleta a umidade do ar de fora, permitindo também o resfriamento correto e o controle de temperatura. 

Impressão 3D de paredes

Esta é uma das formas mais comuns de se pensar a impressão 3D na construção civil e ainda está em evolução e desenvolvimento.

Como um primeiro exemplo, primeiramente a impressora 3D fabricava o interior das paredes e posteriormente as estruturas de treliça eram posicionadas e preenchidas com spray e revestidas com concreto. 

Agora a impressão 3D de paredes está tomando um novo patamar, com a possibilidade de treliças otimizadas para a impressão 3D e a possibilidade de criação de componentes muito mais leves.

Outros benefícios como a fabricação digital direta, as montagens leves e as instalações no local de forma mais rápida oferecendo a liberdade de projeto.

Esse novo objetivo permite a integração adequada aos sistemas e equipamentos que fabricam as chamadas paredes compostas. 

Impressão 3D de edifícios inteiros 

O objetivo maior é a capacidade de realizar a impressão 3D de edifícios inteiros, com vários exemplos de casas para uma família que foram fabricados até agora.

Estes exemplos ainda são considerados como protótipos para a impressão 3D e a cada dia surgem mais exemplos de construções utilizando impressoras 3D mais portáteis e fabricando as construções de uma forma cada vez mais rápida.

O primeiro desafio é retirar a ideia de que uma impressão 3D para construção tem como necessidade uma impressora 3D gigante.

A extrusão de um material de construção como o concreto é o pilar para conseguir mover a impressora ao longo do processo como um todo, além da necessidade de reforço e de um material estruturado para fazer com que o concreto não flua para longe do bocal. 

Este tipo de tecnologia ainda está em desenvolvimento e pode acabar utilizando métodos e premissas de outros métodos da impressão 3D de construções, principalmente com a aplicação de tecnologias e ferramentas de inovação de outros modelos. 

Da construção digital para a construção física

A manufatura aditiva tende a se encaixar numa visão mais ampla da fabricação digital, principalmente quando se adequa a modelagem e nos processos de construção 3D.

Numa visão geral, normalmente o projeto é construído duas vezes – uma vez virtualmente e a outra vez fisicamente – e com a adoção de tecnologias ainda mais novas como a realidade aumentada, acarreta em mais celeridade aos processos. 

Utilizando de processos digitais com inteligência operacional, a realidade virtual e aumentada promovem uma visualização realística de um projeto antes dele ser totalmente concluído.

Por fim, o modelo digital pode ser fabricado diretamente com as impressoras 3D para fornecer a construção física correspondente ao modelo digital. 

O futuro da impressão 3D na construção 

Todo esse panorama da impressão 3D na construção promove uma melhor visualização do caminho que está sendo tomado para a tecnologia.

Até agora, os protótipos dos edifícios concluídos não são tão únicos como formato de construção com designs e oportunidades semelhantes ao realizado sem a impressão 3D. 

A tendência é que a tecnologia amadureça ao ponto de transformar os elementos arquitetônicos para adquirir formas mais esteticamente agradáveis e com designs mais otimizados para resistência, peso e utilização do material.

Em relação a pré-fabricação, as empresas podem começar a acelerar a construção, manter o orçamento e o cronograma controlado utilizando as ferramentas de modelagem e fabricação digital. 

Com isso, novos materiais e processos também podem ser desenvolvidos como a modelagem de processos aditivos que se aplicam ao concreto.

A cerâmica também pode ser utilizada em menor escala, inclusive com a aplicação já de espumas isolantes e a parede preenchidas de concreto. 

Num futuro próximo, estima-se que residências de alto padrão já estarão sendo construídas com a impressão 3D, utilizando algum tipo de material como o concreto para realizar a integração dos materiais. 

Cases de sucesso

São diversos empreendimentos pelo mundo que se utilizam da impressão 3D. Vamos conhecer algumas dessas maravilhas.

Rússia

A Rússia levou 24 horas para imprimir uma residência completa utilizando mistura de concreto.

A construção tem cerca de 37 metros quadrados e foi projetada para durar 175 anos e custou aproximadamente R$31 mil.

China

Na china 10 casas foram construídas, utilizando a impressora 3D, em apenas 24 horas.

Espanha

Na Espanha a primeira ponte para pedestres feita utilizando a técnica da impressão 3D foi inaugurada em 2016.

Ela é feita de concreto e possui 12 metros de comprimento e quase 2 metros de largura.

Saiba mais! 

Embora a impressão 3D de edifícios grandes e inteiros ainda seja uma meta desafiadora, a tecnologia de impressão 3D para construção se beneficia com a quantidade de pesquisas e trabalhos envolvendo este tipo de aplicação.

Entender e desenvolver a tecnologia como um todo permite que seja amplamente adotada num futuro próximo. 

E você, quer saber mais sobre a impressão 3D na construção e em outras aplicações? Continue acompanhando as nossas publicações!