Impressão 3D na construção: em breve uma realidade em escala | Blogs Pini
14/Dezembro/2016

Impressão 3D na construção: em breve uma realidade em escala

Maurício Bernardes

Com base nas pesquisas relacionadas ao desenvolvimento de novos produtos estima-se que o mercado de impressão 3D movimentará US$ 120 bilhões em 2020 e cerca de US$ 300 bilhões em 2025.

Em relação à construção civil há uma expectativa de que os custos de construção possam cair drasticamente com o uso desta tecnologia em escala, em função da significativa redução do uso de mão de obra em canteiros.

Países como os EUA, Japão, Alemanha e Reino Unido estão investindo grandes cifras em pesquisa de técnicas de impressão 3D, em diferentes setores da economia, tais como medicina, indústria, fabricação de veículos e aviação.

Para se ter uma ideia da aplicação deste conceito na medicina, atualmente as “bio-impressoras” estão sendo usadas em pesquisas com tecidos vivos (“impressos”), e que são monitorados após a introdução de doenças com o objetivo selecionar os tipos de tratamento mais eficazes.

Recentemente a startup americana Organovo, “bio-imprimiu” (3D) seu primeiro tecido de fígado humano para testes, depois de em 2010 ter usado uma técnica inovadora para “bio-imprimir” o primeiro vaso sanguíneo humano, esperando que nos próximos 10 anos haja condições concretas de “bio-impressão” de órgãos completos.

Gigantes do mercado também vem apostando na tecnologia de impressão 3D fazendo investimentos bilionários no segmento. A americana General Eletric, por exemplo, espera até 2020, com o uso da tecnologia, um faturamento de US$ 1 bilhão e uma redução de seus custos de produção em cerca de três a cinco bilhões de dólares nos próximos 10 anos. A empresa foi responsável, por exemplo, por avanços tecnológicos significativos na impressão 3D voltada para aviação, produzindo peças mais leves e mais resistentes.

Diferentemente do desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D na área da saúde, que tem sido alvo de críticas por envolver questões éticas e morais muito complexas, na construção civil a impressão 3D vem ganhando espaço e apoio mais abrangente de vários segmentos da sociedade: empresas, universidades, governos, entre outros.

Em abril deste ano, Dubai deu um passo importante para tornar o uso da tecnologia da impressão 3D na construção, uma realidade. Batizado de Dubai 3D Printing Strategy, tem a pretensão de promover a liderança do emirado na aplicação da tecnologia até o ano de 2030.

Estabelecendo a meta de se ter 25% das novas edificações de Dubai baseadas em tecnologia de impressão 3D até o ano de 2030, os Emirados Árabes pretendem reduzir a dependência de mão de obra nas construções e ao mesmo tempo reduzir os desperdícios e danos ambientais associados aos processos tradicionais de construção.

Para alcançar êxito na estratégia, os Emirados Árabes vão incentivar o uso da tecnologia de impressão 3D na construção civil em produtos de iluminação, na fundação de edifícios e na construção de residências móveis (mobile homes) e de vilas residenciais, o que deverá movimentar cerca de US$ 815 milhões em 2025.

A estratégia de Dubai é baseada em cinco pilares:

1. Infraestrutura: Criação do suporte e da adequada infraestrutura para o desenvolvimento de pesquisa para atrair as grandes corporações mundiais interessadas no tema;
2. Regulamentação legal: Criação de marco legal, para disciplinar o uso em cada setor, com base em requisitos e especificações de materiais;
3. Financiamento: Promoção de diferentes modelos de financiamento para o desenvolvimento da tecnologia e expansão das possibilidades de aplicação;
4. Talentos: Desenvolvimento de competências e habilidades de pesquisadores, projetistas e inovadores locais, incentivando também a vinda dos maiores experts mundiais no assunto;
5. Demanda: Incentivo à utilização da tecnologia em diferentes setores para fomentar a ampliação da oferta e a consequente autorregulação de preços em níveis competitivos dentro de um adequado patamar de qualidade;

As fases previstas para a implementação do programa indicam consistência e revelam o empenho e a pré-disposição do governo local em atingir os seus objetivos:

• Estudo de campo e compreensão do setor da construção com impressão 3D, para licenciar e qualificar os processos de execução;
• Desenvolvimento de especificações e normas para materiais a serem utilizados em sistemas de impressão 3D;
• Desenvolvimento de normas com requisitos de sustentabilidade e manutenção para serem adotados na fase de projeto;
• Desenvolvimento de conteúdo para treinamento de engenheiros e de empresas envolvidas;
• Preparação de laboratórios para testes de materiais, acreditados internacionalmente;
• Lançamento de projeto piloto para encorajar o setor privado a adotar a tecnologia, por meio de uma combinação de incentivos;
• Avaliação de desempenho de todas as fases anteriores, aprimorando-as.

Ilustração de possibilidade de aplicação do conceito de impressão 3D na construção de edifícios (Contour Crafting)

No ambiente privado, há iniciativas igualmente promissoras em relação ao uso de impressão 3D na construção civil, com empresas tais como: Contour Crafting, Cybe, Total Kustom, Urban 3D e a Winsun, todas com o objetivo de reduzir custos e prazos na execução de habitações em massa, com grandes possibilidades de customização de leiautes.

Contour Crafting
Através de um sistema automatizado, a tecnologia Contour Crafting (CC) consiste em construir edificações em camadas, com foco em precisão e em qualidade superior, com redução drástica do prazo de execução, da geração de resíduos e dos custos de construção (expectativa de redução de 30% dos custos, segundo o idealizador do método).

Com o uso da tecnologia há um potencial de se construir casas com formas customizadas em apenas 1 dia, com as instalações elétricas, hidráulicas e mecânicas já embutidas nas paredes. Nas aplicações pretendidas pelo pesquisador e idealizador do método, figuram as habitações de interesse social, a reconstrução de cidades atingidas por desastres naturais e a construção de edificações em outros planetas, como apoio a uma possível exploração ou colonização futura.

Neste sentido, a tecnologia desenvolvida pelo Prof. Behrokh Khoshnevis na University of Southern California com apoio da Fundação Nacional de Ciência dos EUA, foi vitoriosa em concurso técnico promovido pela NASA em 2014, que reconheceu o caráter inovador e a importância do método para o desenvolvimento futuro da sociedade.

Ilustração de uma das possibilidades de uso da técnica de impressão 3D: construções em outros planetas (Contour Crafting)

O método CC, utiliza concreto aplicado em camadas por meio de um dispositivo automatizado e controlado por computador. Para execução de prédios, o pesquisador responsável está estudando um dispositivo ascensional de aplicação de concreto, e afirma que nos próximos dois anos, terá a primeira residência impressa em apenas um dia, sem o uso de mão de obra no canteiro.

Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Company
A empresa chinesa Winsun, umas das empresas líderes na impressão 3D de edificações, utiliza método diferente do proposto pela Contour Crafting. Adota módulos pré-fabricados pela impressão 3D, em concreto com fibra de vidro (estruturado com aço), solidarizados em canteiro.

Após 13 anos envolvida em pesquisas e em protótipos, recentemente conseguiu comprovar o potencial do método ao imprimir a edificação residencial mais alta do mundo em 2015, com quatro pavimentos, além de uma vila de casas totalizando 1100 m².

Prédio construído em 2015 pela chinesa Winsun com módulos pré-fabricados em concreto pela técnica de impressão 3D

A empresa vem fortalecendo as suas perspectivas de atuação internacional através de acordos de cooperação, como o firmado em 2015 com a Hyundai Engineering & Construction.

Imagens referentes ao escritório de 250 m² construído para a Fundação do Futuro (Dubai) pela Winsun, com a técnica de impressão 3D utilizando concreto especial. Decoração interior e componentes das fachadas foram impressos em 17 dias e montados em dois dias no local. O equipamento de impressão 3D utilizado tinha seis m de altura, 12 m de largura e 36 m de extensão.

A americana Total Kustom também vem utilizando em seus estudos, o concreto para impressão 3D, conforme ilustram as imagens de sua primeira aplicação em funcionamento, um pequeno hotel nos EUA:

Imagens de hotel sendo construído com técnica de impressão 3D pela Total Kustom, concluído em setembro de 2015 nos EUA

Urban 3D
Empresa criada pela brasileira Anielle Guedes, com a visão de desenvolver um processo de construção 10 vezes mais rápido do que o tradicional, a um décimo do seu custo. Para tanto inicialmente pretende utilizar concreto especial com adições recicladas na conformação da estrutura /paredes das construções.

Diferentemente das outras empresas mencionadas até aqui, o método da Urban 3D envolve o conceito de moldes impressos pela técnica 3D. Estes moldes serão produzidos com base na interpretação automática de projetos, assegurando a compatibilidade dos mesmos com as instalações e demais elementos com os quais tenha interface. Após serem impressos, os moldes são preenchidos com concreto especial por meio de robôs.
Com investimentos de empresas globais a Urban 3D tem chamado a atenção de organismos internacionais, incluindo o governo norte-americano. No Brasil, a empresa já firmou dois contratos com construtoras da região Sudeste e espera para os próximos anos a difusão de sua tecnologia.

Por fim, em nosso País, aonde o déficit habitacional alcança marcas expressivas, com quase 11 milhões de pessoas vivendo em favelas, o desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D nos próximos 15 anos, ao lado de outras iniciativas, pode reverter esta situação. Assim, penso que: pesquisar, investir, financiar, apoiar, desenvolver aplicações em escala piloto, regulamentar e normalizar a aplicação, compartilhar e integrar esforços, disseminar conhecimento a respeito, deveriam ser ações de uma sociedade que pretende incrementar a sua competitividade, baseada em tecnologia.

Referências:

3D Bio impressão
http://www.telegraph.co.uk/technology/news/10629531/The-next-step-3D-printing-the-human-body.html
https://www.youtube.com/watch?v=s3CiJ26YS_U

Impressão 3D na construção
http://www.emirates247.com/news/emirates/25-of-dubai-s-buildings-will-be-3d-printed-by-2030-mohammed-2016-04-27-1.628544
http://www.bbc.com/news/technology-35746648
http://abcic.org.br/Seminario_internacional_2016/pdfs/3PauloFonsecaCampos.pdf
http://www.nytimes.com/2016/07/21/us/future-house-3-d-printed-and-ready-to-fly.html?_r=0

Contour Crafting
http://www.contourcrafting.org/
http://craft.usc.edu/CC/images/houses_future.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=ST0zXR_K0ik
http://www.contourcrafting.org/powerpoint-slides/

Urban 3D
http://www.urban3d.co/
http://exame.abril.com.br/pme/a-startup-brasileira-que-vai-fazer-predios-com-impressao-3d/

Winsun
http://www.3ders.org/articles/20150118-winsun-builds-world-first-3d-printed-villa-and-tallest-3d-printed-building-in-china.html
http://news.xinhuanet.com/tech/2016-05/31/c_129028865_10.htm

Total Kustom
http://www.totalkustom.com/

Cybe
http://www.cybe.eu/

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