Impressão 3D – a possibilidade do impossível?

Como é que podemos construir mais barato e mais rápido?

O engenheiro Chuck Hull inventou a primeira impressora 3D em 1984.

Impressora 3D

Mas o que é exatamente a impressão 3D?

É um método de impressão aditiva de produtos tridimensionais. O componente é planeado num programa CAD e, em seguida, a informação é enviada para a impressora. Em seguida, o objeto é impresso em camadas individuais. Esta metodologia é interessante para a produção de protótipos, modelos, ferramentas e peças pré-fabricadas.

Ao contrário dos processos convencionais, já não são necessários moldes complexos ou alterações de molde. Muitos passos de trabalho são omitidos. São possíveis geometrias complicadas bem como a sua produção em série. No geral, estas vantagens traduzem-se numa produção mais eficiente em termos energéticos.

Esta inovação permite inúmeras abordagens interessantes. Além de trabalhar com plásticos e metais, também podem ser utilizadas argilas, ceras ou resinas.

Um bom exemplo disto são os aviões. Quanto maior o peso, maior será o consumo de querosene. No entanto, com a impressão 3D, as estruturas curvas podem ser produzidas com muito mais facilidade. A impressão 3D também é aplicável na medicina, por exemplo, para próteses individuais. A indústria até já chegou ao ponto de imprimir carnes feitas a partir de proteínas vegetais com a mesma consistência da carne verdadeira.

Próteses impressas numa impressora 3D

Um aspeto importante da impressão 3D é a produção no local. Permite poupar os custos de deslocações, porque só é necessário encaminhar a informação digital.

A impressão 3D também pode ser utilizada na indústria da construção? Irá isto revolucionar a construção?

Na indústria da construção, a impressão 3D ainda está a dar os primeiros passos. Ainda não é possível prever qual será a evolução desta tendência no futuro.

Já existem alternativas mais sustentáveis ao betão, como a argila ou a marga. Na impressão 3D, o betão maioritariamente líquido é empilhado em camadas. Pode imaginá-lo como um bolo de natas, com o botão como um saco de pasteleiro. Já existem alguns projetos na indústria da construção que foram criados utilizando uma impressora 3D. Os países pioneiros são a China, os Emirados Árabes Unidos (Dubai) e os EUA.

Na Alemanha, ainda não existem normas e padrões para a impressão 3D e, portanto, poucos edifícios impressos. No entanto, a Universidade Técnica de Munique estuda esta inovação há anos. Por isso, foi emitida na Alemanha uma licença de construção para edifícios de dois andares impressos.

A primeira moradia isolada de dois andares foi construída em Beckum, na Renânia do Norte-Vestfália. No total, foram necessárias 100 horas de impressão.

Em Wallenhausen, na Baviera, o primeiro prédio de habitação com três pisos e um total de 380 m² de área útil. Os especialistas desenvolveram um betão exclusivamente para impressão 3D.

A composição é um grande desafio aqui. As empresas ainda mantêm a receita em segredo. O betão deve cumprir alguns requisitos: Por um lado, como betão fresco, deve ser bombeável. Deve ser moldável para ser aplicado através da abertura do bocal. Diz-se que a composição pega rapidamente para que a construção não falhe quando uma nova camada é aplicada ao cordão. Por outro lado, o endurecimento do betão não pode ser demasiado rápido, caso contrário não existe aderência com as camadas inferiores.

Assim que for encontrada a composição certa para o betão, é aparafusada uma impressora 3D a uma fundação. A empresa Peri assumiu esta tarefa e desenvolveu uma impressora. É um sistema de pórtico com vários módulos que podem ser definidos individualmente. A velocidade mais rápida é de um metro por segundo. No entanto, para que o trabalho manual possa ser realizado ao mesmo tempo, a impressão é realizada apenas a 25 centímetros por segundo, razão pela qual são necessários cerca de cinco minutos para cada metro quadrado.

Os trabalhos adicionais são, por exemplo, aberturas de janelas ou a instalação elétrica, como, por exemplo, tomadas. Assim sendo, não são impressas paredes contínuas com uma largura uniforme de 24 centímetros, por exemplo, mas sim duas paredes individuais com uma largura de três a dez centímetros que formam uma parede oca. O interior não é completamente preenchido com betão, mas sim complementado com um material isolante. É' mais leve e utiliza menos material.

A impressão 3D irá revolucionar a indústria da construção?

Em teoria, a impressão 3D pode trazer muitas vantagens para a indústria da construção.

A impressão 3D contrariaria a falta de trabalhadores qualificados, porque são necessários muito menos trabalhadores qualificados. O desperdício é menor porque só é utilizado o material realmente necessário. Qualquer recorte já está planeado desde o início.

É interessante notar que também é possível utilizar produtos reciclados. Em Itália, existe a empresa WASP. Em vez de betão, é utilizada lama natural. Os resíduos da produção de arroz são utilizados como aditivos. Em Amesterdão, surgiu a ideia de imprimir uma casa de canal em bioplástico. Geralmente, a impressão 3D também reduz o consumo de energia, porque são suprimidas muitas deslocações, por exemplo, para as matérias-primas e os trabalhadores.

É possível aplicar geometrias individuais. As tecnologias convencionais não podem ser programadas desta forma porque não são necessárias cofragens. Portanto, os arquitetos têm mais opções para expressar a sua criatividade.

Mas será que a impressão 3D é mesmo possível?

Contudo, os obstáculos desta tecnologia ainda são predominantes. As pessoas ainda não aceitaram as casas impressas em 3D. A sua aparência é muito particular, com as saliências nas paredes. Isso provavelmente levará algum tempo se tiver em conta outras tendências, como a construção pré-moldada.

A tecnologia por vezes atinge os seus limites, porque apenas determinados materiais podem ser utilizados. Nos Estados Unidos, é publicitado que as casas são fabricadas em 24 horas. No entanto, isso só se aplica às paredes e não às outras instalações, tais como os acabamentos interiores. Também demora algum tempo a configurar e calibrar a impressora.

As impressoras 3D seriam vantajosas em áreas de crise. Após desastres naturais, a reconstrução poderia ser mais rápida e barata. A ideia também é que os materiais de construção no local possam ser mais rápidos e baratos nos países em desenvolvimento. Em países com guerras nas imediações, poderia ser construído rapidamente novos edifícios para que as pessoas não tenham de fugir para longe e possam ficar na sua terra natal.

No entanto, existem também outros obstáculos. Como é que deve ser transportada uma impressora 3D? Os materiais adequados estão disponíveis no local?

Outro problema é o facto de até ao momento apenas poderem ser criados componentes verticais ou elementos portantes sujeitos a carga. Onde existirem forças de flexão ou tração, torna-se difícil imprimir componentes.

A impressão 3D é realmente tão sustentável como os seus defensores pensam? Durante a impressão, o desperdício é minimizado, pois é possível calcular exatamente o que é necessário. No entanto, é necessário muito mais cimento para pressão especial, cuja produção resulta em grandes emissões. A título comparativo, as emissões nocivas são ainda piores do que as do tráfego aéreo. No caso do betão 3D, é utilizado, aproximadamente, o dobro do cimento utilizado na construção convencional.

Resultante

No futuro, é impossível abdicar do betão. Fundações e pontes de grandes dimensões, por exemplo, terão de continuar a utilizar este material de construção resistente. As vantagens da impressão 3D estão comprovadas teoricamente, carecendo ainda de comprovação prática suficiente.

Mas pode ser utilizada para fomentar a digitalização na indústria de construção. No entanto, se olharmos para os desafios, rapidamente fica claro que esta forma de trabalhar tem de continuar a ser encarada de forma crítica. No futuro, os materiais de construção terão de ser diferentes. É necessário utilizar produtos mais sustentáveis, como o barro e a madeira, para que a crise climática ainda possa ser evitada.

A aparência da impressão 3D também é questionável. Claro que isto é uma questão de opinião, mas não se sabe que aspeto terá a construção daqui por dez anos.

É difícil fazer declarações fiáveis, porque ainda está tudo numa fase inicial e não são conhecidos publicamente os reais custos. Ou seja, a experiência existente com casas impressas ainda é muito reduzida.

No entanto, o desenvolvimento continua e continua a ser empolgante. Talvez no futuro, apenas os componentes individuais para obras de construção sejam impressos em fábricas. A impressão em Marte é uma inovação particularmente empolgante. Cientistas encontraram argila que também pode ser usada na impressão 3D.

Impressão 3D em Marte