Uma pequena ponte de concreto impressa em 3D mostra um caminho possível para construir com menos material. Pesquisadores do MIT projetaram uma estrutura de 2,3 m de comprimento, depois a imprimiram e testaram.
O concreto é o material de construção mais usado no mundo. Sua produção também é uma fonte importante de emissões de carbono. A impressão 3D poderia reduzir esse impacto depositando o material apenas onde a estrutura precisa, sem moldes tradicionais.
Hajin Kim-Tackowiak (à esquerda), pós-doutorando no departamento de engenharia civil e ambiental do MIT, e Zane Schemmer, estudante de pós-graduação, posam com a ponte de concreto impressa em 3D que projetaram e testaram sob carga.
Foto MIT
Na prática, as formas ideais calculadas pelos softwares são muitas vezes complexas demais para serem fabricadas. Os métodos de otimização podem imaginar estruturas muito leves, próximas a teias de aranha. Mas uma impressora de concreto deve lidar com a espessura de seu bico e as trajetórias que ela pode realmente seguir.
A equipe integrou essas restrições desde o projeto matemático da ponte. O software leva em conta a largura das camadas de concreto, as curvas possíveis e a obrigação de imprimir uma trajetória contínua. O modelo produz assim uma forma que pode ser realizada diretamente pela máquina.
A estrutura foi impressa com uma argamassa comum em cerca de 30 minutos. Pesava aproximadamente 408 kg. Durante os testes, suportou 907 kg de blocos distribuídos em sua superfície, sem deformação mensurável, segundo os pesquisadores.
Construção de uma ponte de concreto de 2,3 metros, impressa em 3D camada por camada.
Vídeo: Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do MIT
O teste revelou um ponto importante. Para as cargas consideradas, a quantidade de material necessária dependia mais das capacidades da impressora do que da resistência do concreto. Uma máquina capaz de depositar camadas mais finas ou seguir curvas mais fechadas poderia, portanto, produzir estruturas ainda mais econômicas.
O método também permite economizar tempo na adaptação de um projeto. Os pesquisadores indicam que um novo desenho imprimível pode ser obtido em alguns minutos em um laptop. Essa rapidez pode facilitar ajustes em um canteiro de obras ou para elementos de dimensões diferentes.
Este protótipo não anuncia uma substituição imediata dos métodos clássicos. Mostra, no entanto, como as ferramentas de projeto e as máquinas podem evoluir juntas. O desafio é construir elementos seguros, realizáveis e menos consumidores de material, sem sacrificar seu desempenho mecânico.