miniaturadaimagem|Detalhe do braço de uma impressora 3D a construir uma estrutura em obra, utilizando solo local como parte do material de construção. A Construção por Impressão 3D ( c3Dp ) ou Impressão 3D para Construção ( 3DCP ) referem-se a tecnologias que utilizam a impressão 3D como método principal para fabricar edifícios ou componentes de edifícios. Termos alternativos para este processo incluem "construção aditiva". "Concreto 3D" (português brasileiro) ou "Betão 3D"(português europeu) referem-se a tecnologias de extrusão de argamassas de cimento ou concreto.

À escala da construção, os principais métodos de impressão 3D são a extrusão (concreto / cimento, cera, espuma, polímeros), a colagem de pós (colagem de polímeros, colagem reactiva, sinterização) e a soldadura aditiva.

Até à data, têm sido demonstradas diversas abordagens, incluindo a fabricação em obra ou em fábrica de edifícios e componentes, recorrendo a robôs industriais, sistemas de pórtico e veículos autónomos ligados por cabos. As demonstrações de tecnologias de impressão 3D aplicadas à construção tem incluído a construção de habitações, componentes construtivos (revestimentos, painéis estruturais e colunas), pontes e infraestruturas civis, recifes artificiais, estruturas experimentais e esculturas.

A impressão 3D em betão é uma tecnologia emergente com o potencial de reduzir o uso de materiais, a mão de obra, o tempo e o custo de construção de edifícios ou infra estruturas. A redução do uso de recursos permite aumentar a sustentabilidade e minimizar o impacto ambiental da construção de edifícios e componentes. Contudo, a necessidade de comportamento reológico adequado do material ao processo aditivo frequentemente resulta em composições com maior teor de cimento.

Apesar do seu potencial, esta tecnologia enfrenta diversos desafios, incluindo: desenvolver e optimizar a composições de materiais, garantir a consistência do processo, o controlo de qualidade, garantir a integridade estrutural e a durabilidade, bem como superar a lacuna ao nível da regulamentação e da normalização no setor.

História

William Urschel

William E. Urschel é considerado pioneiro da impressão 3d. Em 1939 produziu em Valparaíso, Indiana o primeiro edifício do mundo impresso em betão. Em 1941, Urschel submeteu um pedido de patente para uma máquina para "construir paredes", que foi concedida em 1944. O equipamento permitia produzir edifícios cilíndricos com cobertura em abóbada, com reforço axial com cabos de aço. Além dessa máquina é autor de outras patentes relacionadas com o processo de impressão.

Tecnologias percursoras 1950–1995 O assentamento robotizado de alvenaria foi idealizado e explorado na década de 1950, e o desenvolvimento de tecnologias dedicadas à construção automatizada começou na década de 1960, com betão bombeado e espumas de isocianato. As corporações japonesas Shimizu e Hitachi desenvolveram, nas décadas de 1980 e 1990, processos de fabricação automatizada de edifícios inteiros usando técnicas de cofragem deslizante, semelhante à impressão 3D, e montagem robotizada de componentes, em resposta aos riscos da construção de edifícios altos. Muitas dessas abordagens iniciais de automação em obra fracassaram devido à "bolha" da construção, à sua inflexibilidade formal e aos problemas de alimentação e preparação de materiais no local da obra em áreas urbanizadas.

Desenvolvimentos iniciais 1995–2000 A investigação e o desenvolvimento de processos de impressão 3D aplicados à construção remontam a 1995, com o surgimento de dois métodos distintos, um proposto por Joseph Pegna e outro por Behrokh Khoshnevis. O método proposto por Pegna baseava-se na deposição de areia e cimento, seguida de um tratamento com vapor, que permitia a união seletiva do material em camadas ou volumes sólidos. Após um desenvolvimento preliminar, este processo não teve continuidade significativa.

O segundo método, o Contour Crafting, foi proposto por Behrohk Khoshnevis. Teve início como um novo método de extrusão e moldagem de cerâmica, patenteado em 1995, surgindo como alternativa às técnicas então emergentes de impressão 3D em polímeros e metais. Por volta de 2000, o método foi adaptado e escalado para a construção pela equipa de Khoshnevis na USC Vertibi, passando a utilizar misturas cimentícias extrudidas. Isso permitiu a sua aplicação na fabricação aditiva de elementos e sistemas construtivos em betão, posicionando o Contour Crafting como uma das abordagens fundadoras da impressão 3D na construção. A investigação explorou igualmente a integração automática de reforço modular, instalações hidráulicas e elétricas.

Primeira geração 2000–2010 Em 2003, Rupert Soar obteve financiamento e constituiu o Freeform Construction Group na Universidade de Loughborough, no Reino Unido, com o objetivo de explorar o potencial de aplicação das técnicas de impressão 3D então existentes no setor da construção civil. Em 2005, o grupo assegurou novo financiamento para desenvolver uma máquina de impressão 3D de grande escala destinada à construção, recorrendo a componentes comerciais disponíveis, como sistemas de bombagem de argamassa, betão projetado e um sistema de pórtico, com o intuito de investigar o grau de complexidade que estes sistemas poderiam alcançar e a sua capacidade de responder, de forma realista, às exigências do setor da construção. .

Em 2005, Enrico Dini, em Itália, patenteou a tecnologia D-Shape, baseada numa técnica de jateamento e colagem de pó em grande escala, aplicada a volumes com dimensões aproximadas de 6 m × 6 m × 3 m Embora inicialmente desenvolvida com recurso a um sistema de colagem por resina epóxi, esta tecnologia foi posteriormente adaptada para utilizar agentes de ligação inorgânicos. A D-Shape tem vindo a ser aplicada comercialmente numa variedade de projetos no domínio da construção civil e noutros setores, incluindo a produção de recifes artificiais.

Em 2006, o termo 3DCP foi cunhado na Loughborough University, Reino Unido, liderada por Richard Buswell e colegas, no contexto do projeto "Freeform Construction: Mega-scale Additive Manufacturing for Construction". O grupo desenvolveu um sistema de portico de grande escala para deposição de argamassas de cimento e um terceiro método homónimo para construção aditiva em betão com foco na fabricação em fábrica . Em 2008, começam a explorar o uso de robots industriais em vez de pórticos.

Referências

Categoria:Introduções em 1995 Categoria:Construção Categoria:Habitação acessível Categoria:Tecnologia de construção