Impressão 3D – a possibilidade do impossível?

Como é que podemos construir mais barato e mais rápido?

O engenheiro Chuck Hull inventou a primeira impressora 3D em 1984.

Impressora 3D

Mas o que é exatamente a impressão 3D?

É um método de impressão aditiva de produtos tridimensionais. O componente é planeado num programa CAD e depois a informação é enviada para a impressora. Em seguida, o objeto é impresso em camadas individuais. Esta metodologia é interessante para a produção de protótipos, modelos, ferramentas e peças pré-fabricadas.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren benötigt man keine aufwendigen Formen und Formwechsel mehr. Viele Arbeitsschritte entfallen. São possíveis geometrias complicadas bem como a sua produção em série. No geral, estas vantagens traduzem-se numa produção mais eficiente em termos energéticos.

Esta inovação permite inúmeras abordagens interessantes. Neben der Arbeit mit Kunststoff und Metallen können auch Tone, Wachse oder Harze benutzt werden.

Um bom exemplo disto são os aviões. Quanto maior o peso, maior será o consumo de querosene. Mit dem 3D Druck können geschwungene Strukturen jedoch viel leichter produziert werden. A impressão 3D também é aplicável na medicina, por exemplo, para próteses individuais. A indústria até já chegou ao ponto de imprimir carnes feitas a partir de proteínas vegetais com a mesma consistência da carne verdadeira.

Próteses impressas numa impressora 3D

Um aspeto importante da impressão 3D é a produção no local. Permite poupar os custos de deslocações, porque só é necessário encaminhar a informação digital.

Kann der 3D-Druck auch in der Baubranche eingesetzt werden? Wird dies das Bauwesen revolutionieren?

Na indústria da construção, a impressão 3D ainda está a dar os primeiros passos. Ainda não é possível prever qual será a evolução desta tendência no futuro.

Es gibt schon nachhaltigere Alternativen zum Baustoff Beton, wie Ton oder Lehm. Beim 3D-Druck wird der meistens flüssige Beton in Lagen aufgeschichtet. Das kann man sich wie bei einer Sahnetorte vorstellen, mit dem Druckknopf als Spritzbeutel. Já existem alguns projetos na indústria da construção que foram criados utilizando uma impressora 3D. Os países pioneiros são a China, os Emirados Árabes Unidos (Dubai) e os EUA.

In Deutschland gibt es noch keine Normen und Standards für den 3D-Druck und daher noch wenige gedruckte Gebäude. No entanto, a Universidade Técnica de Munique estuda esta inovação há anos. Daher wurde in Deutschland eine Baugenehmigung für zwei gedruckte Gebäude mit mehreren Stockwerken ausgestellt wurde.

In Beckum in Nordrhein-Westfalen entsteht das erste Einfamilienhaus mit zwei Geschossen. No total, foram necessárias 100 horas de impressão.

In Wallenhausen in Bayern entsteht das erste Mehrfamilienhaus mit drei Stockwerken und insgesamt 380 m² Wohnfläche. Os especialistas desenvolveram um betão exclusivamente para impressão 3D.

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Eine große Herausforderung ist hierbei die Zusammensetzung. Die Unternehmen halten die Rezeptur noch geheim. Der Beton muss einige Voraussetzungen erfüllen: Als Frischbeton soll er zum einen pumpfähig sein. Deve ser moldável para ser aplicado através da abertura do bocal. Die Zusammensetzung soll schnell erhärten, damit die Konstruktion nicht versagt, wenn eine neue Schicht auf den Wulst aufgetragen wird. Por outro lado, o endurecimento do betão não pode ser demasiado rápido, caso contrário não existe aderência com as camadas inferiores.

Assim que for encontrada a composição certa para o betão, é aparafusada uma impressora 3D a uma fundação. A empresa Peri assumiu esta tarefa e desenvolveu uma impressora. É um sistema de pórtico com vários módulos que podem ser definidos individualmente. A velocidade mais rápida é de um metro por segundo. Damit aber gleichzeitig manuelle Arbeiten durchgeführt werden können, wird nur mit 25 Zentimeter pro Sekunde gedruckt, weshalb für einen Quadratmeter ungefähr fünf Minuten benötigt werden.

Os trabalhos adicionais são, por exemplo, aberturas de janelas ou a instalação elétrica, como, por exemplo, tomadas. Assim sendo, não são impressas paredes contínuas com uma largura uniforme de 24 centímetros, por exemplo, mas sim duas paredes individuais com uma largura de três a dez centímetros que formam uma parede oca. Die Innenseite wird nicht komplett mit Beton gefüllt, sondern mit einem Dämmmaterial ergänzt. Das ist leichter und verbraucht weniger Material.

A impressão 3D irá revolucionar a indústria da construção?

Em teoria, a impressão 3D pode trazer muitas vantagens para a indústria da construção.

Der 3D-Druck würde dem Fachkräftemangel entgegenwirken, weil viel weniger Fachkräfte gebraucht werden. O desperdício é menor porque só é utilizado o material realmente necessário. Qualquer recorte já está planeado desde o início.

É interessante notar que também é possível utilizar produtos reciclados. Em Itália, existe a empresa WASP. Anstelle von Beton arbeitet man hier mit natürlichem Schlamm. Als Beimischung werden Abfallprodukte aus der Reisherstellung genutzt. Em Amesterdão, surgiu a ideia de imprimir uma casa de canal em bioplástico. Geralmente, a impressão 3D também reduz o consumo de energia, porque são suprimidas muitas deslocações, por exemplo, para as matérias-primas e os trabalhadores.

É possível aplicar geometrias individuais. Herkömmliche Technologien können nicht so programmiert werden, denn es wird keine Schalung benötigt. Portanto, os arquitetos têm mais opções para expressar a sua criatividade.

Ist der 3D-Druck aber überhaupt möglich?

Contudo, os obstáculos desta tecnologia ainda são predominantes. As pessoas ainda não aceitaram as casas impressas em 3D. A sua aparência é muito particular, com as saliências nas paredes. Dies wird wahrscheinlich noch dauern, wenn man andere Trends wie den Fertigteilbau betrachtet.

A tecnologia por vezes atinge os seus limites, porque apenas determinados materiais podem ser utilizados. Nos Estados Unidos, é publicitado que as casas são fabricadas em 24 horas. No entanto, isso só se aplica às paredes e não às outras instalações, tais como os acabamentos interiores. Também demora algum tempo a configurar e calibrar a impressora.

In Krisengebieten wären 3D-Drucker vorteilhaft. Nach Naturkatastrophen könnte der Wiederaufbau schneller und kostengünstiger sein. Die Idee ist auch, dass in Entwicklungsländern mit Materialien vor Ort schneller und kostengünstiger gebaut werden könnte. In Ländern mit Krieg in der Nähe könnten schnell neue Gebäude erbaut werden, damit die Menschen nicht weit flüchten müssen und in ihrer Heimat bleiben können.

Allerdings kommen auch andere Hürden hinzu. Como é que deve ser transportada uma impressora 3D? Os materiais adequados estão disponíveis no local?

Outro problema é o facto de até ao momento apenas poderem ser criados componentes verticais ou elementos portantes sujeitos a carga. Onde existirem forças de flexão ou tração, torna-se difícil imprimir componentes.

A impressão 3D é realmente tão sustentável como os seus defensores pensam? Durante a impressão, o desperdício é minimizado, pois é possível calcular exatamente o que é necessário. Allerdings benötigt man für den speziellen Druck auch viel mehr Zement, bei dessen Herstellung sehr viele Emissionen entstehen. A título comparativo, as emissões nocivas são ainda piores do que as do tráfego aéreo. No caso do betão 3D, é utilizado, aproximadamente, o dobro do cimento utilizado na construção convencional.

Resultante

No futuro, é impossível abdicar do betão. Fundações e pontes de grandes dimensões, por exemplo, terão de continuar a utilizar este material de construção resistente. As vantagens da impressão 3D estão comprovadas teoricamente, carecendo ainda de comprovação prática suficiente.

Mas pode ser utilizada para fomentar a digitalização na indústria de construção. No entanto, se olharmos para os desafios, rapidamente fica claro que esta forma de trabalhar tem de continuar a ser encarada de forma crítica. No futuro, os materiais de construção terão de ser diferentes. Nachhaltigere Produkte, wie Lehm und Holz, müssen eingesetzt werden, damit die Klimakrise noch vermieden werden kann.

A aparência da impressão 3D também é questionável. Claro que isto é uma questão de opinião, mas não se sabe que aspeto terá a construção daqui por dez anos.

É difícil fazer declarações fiáveis, porque ainda está tudo numa fase inicial e não são conhecidos publicamente os reais custos. Ou seja, a experiência existente com casas impressas ainda é muito reduzida.

Trotzdem geht die Entwicklung immer weiter und es bleibt spannend. Talvez no futuro, apenas os componentes individuais para obras de construção sejam impressos em fábricas. Eine besonders spannende Innovation ist das Drucken auf dem Mars. Forscher haben dort Ton gefunden, mit dem man auch in den 3D-Druck gehen könnte.

Impressão 3D em Marte