Notícia

Robô para impressão 3D pode permitir construções mais sustentáveis

Fonte

Universidade Cornell

Data

sexta-feira, 20 maio 2022 07:10

Áreas

Construção Civil. Engenharia Ambiental. Engenharia Civil. Impressão 3D. Materiais. Sustentabilidade.

O Complexo Bovay de Laboratórios de Infraestrutura Civil da Universidade Cornell, nos Estados Unidos, tem um novo inquilino: um robô industrial de cerca de 2,7 toneladas-força capaz de imprimir em 3D o tipo de estruturas em grande escala que poderiam transformar a indústria da construção, tornando-a mais eficiente e sustentável e eliminando o desperdício de materiais tradicionais na construção.

O processo de impressão 3D – também conhecido como manufatura aditiva – já levou a avanços na prototipagem de produtos e na biomedicina. Quando se trata de grandes projetos de construção, no entanto, muitas questões permanecem sobre como as estruturas impressas em 3D funcionarão no mundo real.

Com sua capacidade de testar e validar materiais e estruturas fabricados de todos os tipos e tamanhos, o Complexo Bovay é particularmente adequado para colocar a impressão 3D em larga escala em termos de movimentos – e também de tensões e deformações.

A Universidade Cornell é agora uma das poucas universidades nos EUA a ter esse sistema. Essa aquisição não apenas permitirá que o corpo docente da Faculdade de Engenharia faça pesquisas de construção robótica, mas também dará aos alunos experiência prática na área tecnológica de rápido crescimento em infraestrutura civil, de acordo com o Dr. Derek Warner, professor de Engenharia Civil e Ambiental em Cornell.

Assista ao vídeo de apresentação do robô (em inglês) (Fonte: Universidade Cornell):

“Alvenaria robótica (colocação de tijolos), impressão com plásticos reciclados e impressão com metal em larga escala são áreas interessantes com muito espaço para crescimento, tanto em termos de ciência e compreensão, quanto em tecnologia e engenharia. O dimensionamento de muitos dos fenômenos que controlam os processos de construção são tais que precisam ser estudados em uma escala próxima àquela em que serão utilizados. O mesmo se aplica a alguns dos fenômenos que controlam o desempenho. Além disso, sempre há surpresas desconhecidas que ocorrem ao aumentar a escala antecipadamente com uma nova tecnologia”, destacou o professor Derek Warner.

O sistema de Robô Industrial IRB 6650S chegou em fevereiro e, nos últimos meses, o laboratório vem treinando recursos humanos para usar o sistema robótico – que é essencialmente um braço giratório longo – e executar uma série de impressões de teste de tamanho médio, incluindo bancadas até mesmo uma grande letra C, como em ‘Cornell’.

“O sistema robótico é versátil e flexível. Uma das maneiras que estamos usando é para impressão 3D de concreto, mas também pode ser usado de outras maneiras. Você pode anexar um soldador ou sistema a laser. Você pode empilhar tijolos ou amarrar vergalhões. Muitos processos tediosos podem ser automatizados”, disse a Dra. Sriramya Nair, também professora de Engenharia Civil e Ambiental em Cornell. O robô é está colocado em uma pista de 3,6 metros de comprimento, com um alcance circular de cerca de 3,6 metros, para uma área de cobertura total de até 2,4 metros por 9,1 metros.

Operar o sistema é um esforço de equipe. Um grupo de pessoas mistura uma argamassa pré-dosada e adiciona aditivos, como um superplastificante que reduz o teor de água da mistura e melhora seu fluxo pela mangueira. Outro grupo opera o controlador do robô para regular a quantidade de mistura que passa pelo sistema. Quando a mistura atinge o cabeçote e o bocal da extrusora do robô, um aditivo endurecedor é introduzido para que o material engrosse à medida que é derramado. Conseguir a consistência certa pode ser um desafio.

“As camadas inferiores precisam ser rígidas o suficiente para segurar a próxima camada que está sendo impressa. Mas eles não podem ser tão rígidos que quando você imprime a próxima camada no topo, ela não tenha aderência. Você precisa fazer a adesão lá, mas não pode deixá-lo tão macio que comprima”, disse James Strait, gerente de serviços de tecnologia do Complexo Bovay.

O processo é trabalhoso, mas quando feito com sucesso, a impressão 3D elimina a necessidade de moldes de fundição e também permite a criação de formas não convencionais – otimizações que desperdiçam menos material.

“Toda vez que você despeja concreto moldado, como para uma calçada, você precisa configurar todos os moldes. Todas essas coisas levam muito tempo. A cada mudança que você faz em uma estrutura de concreto, você precisa modificar o molde ou obter um novo molde e gastar mão de obra fazendo isso. Isso é muito mais difícil do que ir a um programa de computador e clicar: ‘Faça arredondado’. Algumas horas e pronto”, concluiu James Strait.

Acesse a notícia completa na página da Universidade Cornell (em inglês).

Fonte: David Nutt, Universidade Cornell. Imagem: Charissa King-O’Brien.