Como a impressão 3D pode ser útil na Construção Civil?

Há 30 anos surgia no mercado a primeira impressora capaz de confeccionar objetos de plástico de formas e tamanhos variados. Criada em 1984 pelo norte-americano Chuck Hall, a impressora 3D já era capaz de aliar a rapidez com a flexibilidade de produção, que são até hoje, as principais características que a tornam tão vantajosa e inovadora.

Com o início da comercialização, em meados da década de 90, era preciso desembolsar cerca de um milhão de dólares para adquirir uma impressora 3D. Atualmente, com a variabilidade de opções disponíveis no mercado e devido ao barateamento dos custos de produção e de impressão, as impressoras estão se tornando cada vez mais acessíveis, podendo ser utilizadas na criação de uma infinidade de objetos, incluindo biomateriais, brinquedos, protótipos, e surpreendentemente, casas e objetos em grande escala.  

Basicamente, com uma impressora 3D é possível confeccionar quase tudo. Os objetos geralmente são modelados a partir de um software, comandado pelo operador, que transmite as informações necessárias para a impressora. Nesse contexto, a imaginação é quase ilimitada. Tão ilimitada que, atualmente já é possível construir ambientes de tamanhos consideráveis, como casas e escritórios, utilizando-se impressoras 3D de grande escala, como é o caso da Contour Crafting (CC). 

De maneira similar a uma impressora 3D comum, a Contour Crafting realiza o processo de construção a partir de camadas, de baixo para cima. Nesse caso, a matéria prima da impressão pode ser compostos de cimento, concreto, fibra de plástico, gesso, entre outros, a depender do que será construído. O sistema de posicionamento robótico é controlado via computador, sendo possível realizar a inserção de armaduras de aço, acabamentos e posicionamento de peças pré-moldadas, como por exemplo, vigas, pilares e lajes. Além disso, as Countour Craftings possuem múltiplos reservatórios de matéria prima que podem ser acionados conforme a necessidade das mesmas, sem interrupção do fluxo da obra. Por exemplo, é possível alternar automaticamente entre o gesso para acabamentos, e cimento para a construção do sistema de vedação. 

Concepção do processo de construção de uma residência utilizando-se impressoras 3D de larga escala.

As principais vantagens de se utilizar impressoras 3D na construção civil são certamente o custo reduzido, rapidez e pouquíssima mão de obra. Além disso, algumas impressoras podem construir casas inteiras a partir de concreto com agregados reciclados, o que torna o processo construtivo mais sustentável. Para se ter uma ideia da eficiência de todo o processo, recentemente a empresa chinesa Xangai Winsun Projeto Co. Engenharia desenvolveu uma tecnologia capaz de 'imprimir' as estruturas necessárias para a fabricação de até 10 casas de 200 m² em menos de 24 horas, a um custo total de até R$ 25 mil cada unidade, incluindo acabamentos, mão de obra para a montagem e materiais elétricos e hidráulicos. Logicamente que, os custos de cada obra variam de local para local. 

As estruturas 'impressas' são pré-fabricadas e posteriormente transportadas ao local da obra. 

Ainda mais recente, foi inaugurado o primeiro escritório do mundo fabricado a partir de uma impressora 3D com 7 metros de altura e 36 metros de comprimento. O escritório, de 820 m² se localiza em Dubai, e foi construído em 17 dias, utilizando-se concreto, fibra de plástico, gesso e vidros reforçados. Foi necessário apenas um funcionário para operar a impressora e outros 18 trabalhadores, incluindo pedreiros e engenheiros. O custo total do empreendimento, incluindo gastos com materiais e mão de obra, foi de aproximadamente R$ 500 mil, o que equivale a metade do que seria gasto se fossem utilizados os métodos convencionais de construção. 

O primeiro escritório do mundo confeccionado a partir de uma impressora 3D de larga escala está localizado em Dubai.

Destacam-se ainda as vantagens arquitetônicas de empreendimentos construídos com impressoras 3D, as quais possibilitam a criação de elementos curvos e detalhes peculiares a um custo reduzido, que certamente influenciam consideravelmente no custo total da obra. 

É claro que, de maneira geral, a utilização de impressoras 3D face aos métodos construtivos tradicionais, ainda permanece um tanto quanto incipiente. No entanto, fica claro que esta nova tecnologia de construção possui grande potencial de desenvolvimento, podendo se revelar como um modelo de referência para futuros empreendimentos. 

Contribuições para a performance do concreto: adição de fibras

A utilização de adições e aditivos com o intuito de melhorar as características do concreto ganhou espaço no mercado da construção civil, especialmente na última década, onde o avanço da indústria química permitiu a criação de uma enorme variabilidade de componentes, que quando adicionados ao concreto propiciam a modificação de propriedades essenciais do mesmo, tanto no estado fresco, quanto no estado endurecido, como por exemplo, a durabilidade, resistência, estabilidade e trabalhabilidade. Dentre as principais adições, podemos citar a escória de alto forno, cinzas pozolânicas, fíler calcário, metacaulim e sílica ativa. E entre os principais aditivos destacam-se os plastificantes, super plastificantes, retardadores e aceleradores de pega, incorporadores de ar e redutores de água.

Nesse contexto, dentre os componentes utilizados para melhorar a performance do concreto, estão as fibras, que se apresentam em diferentes tipos e composições. As fibras são fabricadas em diversos materiais, naturais ou sintéticos, possuindo diferentes diâmetros e componentes. No mercado podemos encontrar fibras de polipropileno, aço, vidro, nylon, poliéster, carbono, sintéticas, celulose, amianto, sisal e de fibras vegetais. As mais utilizadas são as de aço e as de polipropileno.

Diferentes tipos de fibras para concreto.

O grande papel das fibras, distribuídas aleatoriamente em dosagens apropriadas é o de 'atravessar' fissuras que se formam no concreto em situações onde o mesmo é submetido à uma carga externa e à mudanças na temperatura e umidade ambientes, especialmente no processo de cura, diminuindo a permeabilidade e a ocorrência de fissuração plástica. Como decorrência, é possível produzir concretos menos fissuráveis capazes de resistir à tensões elevadas, com grande capacidade de deformação após a fissuração. Além disso, as fibras de polipropileno por exemplo, quando adicionadas em concretos submetidos à altas temperaturas, como é o caso de áreas com grande risco de incêndio, auxiliam na estabilidade da estrutura. Nessa situação, caso ocorra algum incêndio, as fibras se extinguem primariamente (antes do concreto), criando canais aéreos que aliviam a pressão interna na estrutura, diminuindo as chances de desplacamento.

A dosagem de fibras deve ser cuidadosamente realizada para que se possa conseguir um bom comportamento do concreto. Dosagens muito baixas (inferior ou igual a 1% sobre o volume de concreto) podem não oferecer muitos benefícios quanto à melhoria da resistência à compressão. Já dosagens mais elevadas (2% ou mais) podem propiciar um ganho de até 25% na resistência a compressão, especialmente quando da utilização de fibras de aço. A tração à flexão é claramente favorecida quando utilizadas fibras de aço, havendo relatos de um aumento de até 100% na resistência a tração na flexão. De uma maneira geral, quando se trata de resistência, para que possa conseguir efeitos consideráveis é necessário realizar um estudo cuidadoso do real efeito da adição de fibras na mistura de concreto, comparando-os com os métodos convencionais de reforço estrutural. Geralmente, a dosagem mínima recomendada, no caso da utilização de fibras de aço, é de 10 kg/m³.

A grande contribuição das fibras situa-se na melhoria do comportamento do concreto quanto às deformações, tornando o concreto mais dúctil e resiliente. É justamente por esse fato que as fibras são frequentemente utilizadas em pavimentos e lajes com uma grande área de superfície, como é o caso de pisos industriais, terminais de carga, garagens, revestimento de túneis e estabilização de taludes com concreto projetável, onde a fissuração é extremamente indesejável.

Concreto auto-adensável com adição de fibras.

No geral, a utilização de fibras propicia uma redução significativa dos custos com diversos materiais, podendo em alguns casos substituir completamente a armadura tradicional, além de diminuir os gastos com mão de obra.

Dia dos Namorados é no Projeto Ibracon!

Para celebrar o mês dos apaixonados, o Projeto Ibracon - Utfpr vai sortear, no dia 09/06/2016, uma cesta com muito, mas muito, muito chocolate! Afinal, amor e chocolate nunca é demais né?! As rifas podem ser compradas diretamente no CACAR (Centro Acadêmico Cezar Augusto Romano), que fica na sede Ecoville, do câmpus Curitiba da Utfpr, e também podem ser adquiridas com os membros do projeto.Vale também avisar o pai, a mãe, os amigos e a família inteira! Amor e chocolate não se nega a ninguém!

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