Uma ponte para o futuro - Economia - Estadão
Joris Laarman/Divulgação
Tecnologias de impressão em 3D estão sendo adaptadas para uso no setor da construção civil e na edificação de prédios
14 de setembro de 2015 | 02h05
TeA indústria continua encontrando múltiplos usos para a impressão em 3D, especialmente no âmbito da criação rápida de protótipos e na produção em pequena escala, como em atividades aeroespaciais. Mas um dos fatores que tem limitado o seu uso é o tamanho da própria impressora. Afinal, os objetos precisam se encaixar na máquina para serem criados camada por camada. Agora, porém, alguns sistemas de impressão vêm criando algumas inovações que permitem o uso pelo setor da construção para imprimir prédios e outras estruturas.
Uma startup holandesa, por exemplo, planeja imprimir até uma ponte. A MX3D utilizará um sistema de impressão 3D em ambientes externos para imprimir uma passarela sobre um canal em Amsterdã, assim que as autoridades municipais encontrarem um local apropriado e fornecerem os alvarás necessários para a construção. A ponte terá um comprimento de até 15 metros e será impressa em aço de uma só vez - e não em partes pré-fabricadas, como na maioria das atuais tecnologias.
No momento, o método mais comum de estruturas de metal impressas é a chamada sinterização seletiva a laser. Este método é realizado dentro de uma máquina - a maior delas tem o tamanho de um carro - que funciona autonomamente. Para isso, basta espalhar pó metálico sobre uma base e depois utilizar o laser em alta potência para misturar as partículas na forma exigida para formar a primeira camada. A base é, então, comprimida e uma nova camada de pó metálico é acrescentada. O processo, em seguida, se repete, fundindo a segunda camada com a primeira, e assim por diante.
Cada etapa é controlada por um software de computador, que corta em "fatias" uma versão virtual do objeto e utiliza essa informação para fazer funcionar a impressora. "Sem o software, seria impossível imprimir uma ponte complexa como esta", diz Tim Geurtjens, cofundador da MX3D.
O sistema utilizado pela MX3D emprega robôs industriais para a construção de estruturas de modo acumulativo. Os braços do robô são adaptados com cabeças de solda especialmente desenvolvidas para o processo. Em vez de produzir massas amorfas de metal fundido para conectar as peças, os robôs, na verdade, continuam a soldar, acrescentando uma gota de solda após a outra, obtendo longas barras de aço. Para imprimir a ponte, os robôs ou se "sentarão" nela, imprimindo sua própria estrutura de suporte, ou vão operar a partir de barcas atracadas no canal. De qualquer maneira todo o processo deverá ser concluído em torno de três meses. O projeto é apoiado pela Autodesk, produtora americana de software para design e engenharia; pela Heijmans, empresa de construção holandesa; e pela ABB, fabricante suíça de robôs industriais.
A ponte terá uma estrutura forte tipo filigrana, aperfeiçoada pelo software de engenharia de modo a adquirir o formato que seja o mais eficiente possível. Esse processo de otimização vem se tornando cada vez mais comum na área da manufatura porque o resultado são peças mais leves que exigem menos material, mas continuam tão fortes quanto as que substituem. Mas os projetos com frequência não podem ser levados a cabo com métodos convencionais e só podem ser feitos com uma impressora em 3D.
Ainda está pendente de decisão que tipo de aço será utilizado na ponte. Segundo Geurtjens, pode ser aço inoxidável ou padrão. Um tipo de aço resistente a intempéries também é uma possibilidade. Trata-se de uma mistura de ligas que rapidamente produz um revestimento oxidado marrom que dá uma aparência de "ferrugem". Deixando de lado o efeito de envelhecimento, o revestimento inibe nova corrosão, evitando a necessidade de pintura.
Trabalho de casa. O uso da impressão em 3D na construção não é mais novidade. Já é possível até mesmo oferecer elementos de decoração personalizados, efeitos de iluminação e móveis, de acordo com recente estudo realizado pela Lux Research, consultoria de Boston. O interesse vem crescendo no campo das grandes peças estruturais de impressão ou mesmo prédios inteiros porque é possível poupar tempo de construção e há mais flexibilidade no aspecto do design. Mas os desafios permanecem, em particular no desenvolvimento de materiais de construção que possam ser impressos e no que diz respeito ao cumprimento das normas de construção.
Diversos projetos em andamento, além da ponte da MX3D, podem fornecer respostas. A Skanska, empresa de construção sueca, vem trabalhando com a Loughborough University da Grã-Bretanha no desenvolvimento de um robô de impressão em concreto de alto desempenho. Um grupo de edifícios de escritórios impressos em 3D são planejados para o Museu do Futuro, a ser erguido em Dubai. E nos Estados Unidos, Neri Oxman e seus colegas do Media Lab, do Massachusetts Institute of Technology (MIT) estudam vários sistemas de impressão em 3D para a área de construção, incluindo um que utiliza enormes grupos de pequenos robôs que fazem a extrusão de materiais de endurecimento rápido para a fabricação de grandes estruturas.
A Winsun, empresa chinesa, construiu várias casas impressas em 3D, incluindo um edifício de apartamentos de cinco andares. Utiliza uma impressora 3D de seis metros para espalhar uma pasta de secagem rápida feita a partir de uma mistura de cimento e lixo reciclado de obras de construção. Controlada por computador, a máquina gigante deposita a pasta camada por camada para criar paredes e outras partes pré-fabricadas do edifício. Todas elas são reunidas no local da obra com o uso de barras de aço reforçadas.
Uso espacial. A impressão completa de prédios no local é o objetivo final. Para isto, um processo independente vem sendo desenvolvido por Berokh Khoshnevis na Universidade do Sul da Califórnia. Chamado de construção por contornos, esse processo utiliza robôs para imprimir um edifício inteiro utilizando materiais reunidos no local. Khoshnevis está trabalhando com a NASA no projeto: para a agência espacial americana, a impressão em 3D é uma maneira de construir habitações e outros tipos de infraestrutura, como rampas de lançamento e estradas na Lua e em Marte. O enorme custo representado pelo envio de materiais de construção para o espaço seria evitado extraindo material útil, incluindo água, das superfícies lunar e marciana. Tudo isso seria combinado para produzir um material de construção que poderia ser depositado pelos robôs para o desenvolvimento de estruturas.
A construção por contornos também molda os materiais com um par de colheres de pedreiro, permitindo a criação de uma maior variedade de formatos. A impressora pode também produzir elementos internos de um edifício, como mesas e cadeiras. Segundo Khoshnevis, a tecnologia deveria ter um papel importante na construção de estruturas em regiões remotas e hostis.
A NASA não é a única a acreditar que a impressão em 3D pode ser a única maneira prática de construir fora da Terra. A Foster+Partners, empresa de arquitetos de Londres, vem trabalhando com a Agência Espacial Europeia num sistema diferente, que utilizaria um foguete para transportar para a Lua um módulo tubular. Este módulo se estenderia de modo a fornecer um suporte em forma de abóbada sobre o qual uma impressora robótica em 3D produziria uma capa de proteção usando material lunar.
Vai demorar algum tempo até os múltiplos recursos usados pelos operários numa construção serem substituídos por uma impressora em 3D. Mas no setor da construção, como em outros, os robôs já começaram a marchar.