ETH constrói primeiro projeto de arquitetura em escala real usando uma impressora 3D de areia

Escrito por Dima Stouhi | Traduzido por Giovana Martino
Publicado em 10 de Agosto de 2018

Formas complexas usualmente exigem uma estrutura corpulenta para sustentá-las, a tecnologia das impressoras 3D, porém, proporciona potencial estrutural sem comprometer a capacidade e a durabilidade da forma. Pesquisadores da ETH de Zurique, liderados por Benjamin Dillenburger, desenvolveram uma nova impressora 3D que permite moldagem rápida e reuso de material.

Eles usaram essa tecnologia para criar uma fôrma que serviu para fazer uma laje de concreto leve de 80 m² na DFAB House, sendo a primeira construção desse tipo. A Smart Slab, que suporta sobre si uma estrutura de madeira de dois pavimentos, combina a durabilidade estrutural do concreto com a liberdade de desenho da impressora 3D.

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Passo a Passo

A equipe de projeto evitou a impressão 3D de todos os componentes da construção. Ao invés disso, criou um molde que produziria um teto capaz de manter suas características de suporte de carga. Esse é o motivo que levou a equipe a usar uma grande impressora 3D de areia, que tem uma precisão milimétrica. Depois da conclusão, a forma pode ser desmontada e reutilizada em outros projetos.

A equipe de pesquisa desenvolveu um novo software para fabricar os elementos da fôrma. O software coordena e grava todos os parâmetros, resultando em uma produção precisa. A parede curva, que atua como sendo um importante apoio para o teto de concreto, foi escaneada cuidadosamente e como resultado, cada ponto se adapta à geometria e às necessidades estruturais.

Depois de uma analise minuciosa um simples comando manda as informações para as máquinas que começam a fabricação. Durante essa fase, equipes de diferentes tipos de industrias colaboraram para criar a Smart Slab. A primeira equipe foi responsável pela resolução em alta qualidade das fôrmas de areia da impressora 3D. Por causa do transporte e da impressão, os engenheiros escolheram dividir os moldes em seções. A segunda equipe atuou nas formas de madeira usando uma CNC. Essa estrutura foi utilizada na metade de cima da laje, deixando espaços vazios para caminhamento de elétrica, colaborando também para reduzir o peso do material. Os projetistas se asseguraram que a forma final tinha espaço para instalações técnicas como iluminação e sprinklers. A produção dessas duas equipes foi então combinada com uma terceira equipe, que tinha como responsabilidade trabalhar com concreto fortalecido. O primeiro passo era bombear as formas com concreto, criando uma superfície com nervuras. Enfim, a concretagem é finalizada e cria-se a forma final.

Onze segmentos foram feitos e colocados lado a lado para endurecer, na medida que iam ficando prontos, eram transportado para o NEST, local onde foi implantado. O tempo de instalação foi reduzido ao mínimo por causa da eficiência da pré-fabricação. A equipe de instalação usou um guindaste e cabos de aço para pré-tensionar o molde de concreto na estrutura.

Baseado nas formas impressas na 3D, os elementos de concreto são otimizados e resultam em uma estrutura nervurada hierárquica orgânica. Essa estrutura economiza material ao distribuí-lo eficientemente para os locais onde há maior estresse. Como resultado, juntamente com um sistema de pós-tensionamento e concreto reforçado com fibras de altíssimo desempenho, o teto é 50% mais leve que suas contrapartes convencionais.
-DFAB HOUSE

Muitas empresas de engenharia têm usado impressoras 3D em areia. Porém, a maioria dos projetos foram produzidos em pequena ou média escala, como mobiliário, produtos e instalações. A instalação do Real San Fratello, Emerging Objects, incluí uma variedade de objetos e peças de mobiliários em 3D, parecido com a Watertaxi Stop, do Studio RAP, que usou uma impressora de concreto. Arup desenvolveu impressoras 3D de areia acessíveis para elementos metálicos complexos, o que resultou em possibilidades ilimitadas de customização em massa, redução do peso, integração do produto e muito mais. A Smart Slab abre um mundo de potencial para o futuro da construção altamente otimizada, sem comprometer a escala ou a complexidade do projeto.

Olhando para o futuro, só podemos imaginar o que os arquitetos e engenheiros podem alcançar com uma plataforma tão livre.

No desenvolvimento do projeto a ETH Zurich credita os seguintes pesquisadores e empresas:

ETH Zurich, Tecnologias Digitais de Edifícios: Benjamin Dillenburger
ETH Zurich Chair for Materiais de Construção: Robert Flatt
ETH Zurich Chair of Estrutura: Joseph Schwartz
Industrias Parceiras: Bürgin Creations; Frutiger AG; voxeljet AG; Georg Ackermann GmbH; Stahlton AG; Christenguss AG; Fischer Rista AG; Rudolf Glauser AG; Gom International AG