"Liberdade de forma com personalização em massa": desafios técnicos na impressão 3D

Ao navegar pela etiqueta de impressão 3D no ArchDaily, fica claro que esta tecnologia se desenvolveu em um ritmo incrivelmente rápido. Se nos primeiros anos observávamos o conceito como uma possibilidade distante para o futuro ou com exemplos de pequena escala, nos últimos anos temos observado edifícios inteiros impressos e volumes cada vez mais complexos sendo produzidos. Desenvolvida a partir da leitura de um arquivo computacional, a fabricação é realizada por meio da manufatura aditiva com concreto - ou outros materiais de construção - e apresenta inúmeras dificuldades em proporcionar um processo eficiente que possibilite a difusão da técnica construtiva. O pavilhão impresso pelo consórcio Huizenprinters, por exemplo, ilustra bem esse processo.

O processo começou em 2018 com os testes iniciais de desenvolvimento de concreto para o desenvolvimento da manufatura aditiva robótica. Segundo a equipe, “naquela época, eles ainda tinham pouco conhecimento de robótica e uma mistura de materiais que só conseguia empilhar 30 cm de altura antes de desabar”. O consórcio é composto pela construtora Heilijgers BV, pelo fornecedor de concreto Van der Kamp BV, pelos especialistas em inovação da Blueways e pela comunidade criativa e inovadora De WAR. Além dos já citados, Jelle Feringa e Summum Engineering também estiveram envolvidas no projeto, fornecendo projeto estrutural, modelagem paramétrica e engenharia.

Novas formas de produção exigem novas formas de pensar

Visto que o foco central do projeto era aprender, decidiu-se que todo o conhecimento gerado seria publicado, com a intenção de contribuir para futuras pesquisas e iniciativas similares. O grupo decidiu partilhar o que aprenderam através de uma série de eventos de partilha de conhecimentos e de um website onde publicaram as suas descobertas. Esta informação foi publicada sob o princípio do copyleft em oposição ao copyright tradicional. “O compartilhamento de informações é crucial para acelerar a inovação. A invenção nada mais é do que combinar ideias existentes de uma forma nova, e que melhor maneira de colher ideias do que numa comunidade aberta. Neste projeto trabalhamos sob o princípio Creative Commons 4.0 de compartilhar e compartilhar igualmente.” disse Harmen Zijp do De WAR.

Como é de esperar em qualquer processo de prototipagem, ocorreram vários problemas que tiveram de ser corrigidos no decorrer do projecto. Questões como oscilações de temperatura no galpão ou impossibilidade de imprimir peças muito grandes levaram a uma série de inovações no processo. Conforme descrito no comunicado de imprensa do projeto:

"O que se seguiu foram vários anos de desenvolvimento da tecnologia e atualização das estratégias de projeto e fabricação. Muitas iterações de máquinas e software resultaram no desenvolvimento de um processo para acelerar fortemente o endurecimento do concreto. Ao adicionar um acelerador na cabeça de impressão, a mistura de concreto é configurado em questão de minutos, permitindo a produção de designs altamente complexos.

Imprimir o telhado revelou-se o maior desafio. O grande avanço veio com a segmentação de toda a estrutura em 8 partes. Embora isso tenha resolvido o problema na teoria, na prática o resultado foi uma geometria extremamente complexa para impressão. As impressões longas e finas aumentaram o risco de fissuras por contração, o que foi mitigado ajustando o design da mistura, usando um composto de cura e cobrindo as impressões após a conclusão. A dupla curvatura resultou em potencial de flambagem; a estrutura das costelas foi introduzida. Há uma diferença de altura muito grande (80%) de uma extremidade à outra; a inclinação resultante tornou o transporte um desafio. Além disso, a forma significava que era necessária uma estratégia de impressão não plana com orientação correspondente da cabeça de impressão. Resumindo: a resolução de um problema importante criou uma série de novos desafios, todos os quais foram resolvidos de forma sistemática."

Estruturas de concreto impressas em 3D dispensam fôrmas, o que por si só diminui ainda mais o uso de materiais, já que as fôrmas tendem a ter vida útil curta. Outra questão é que as peças impressas em 3D atuam apenas por compressão, eliminando a necessidade de incorporação de aço à estrutura. Além de ser potencialmente mais barato e com menor pegada de carbono, torna a reciclagem do concreto muito mais simples, no caso de demolição. Espera-se que, no futuro, a impressão inclua agregados de concreto reciclados.