Uso da impressão 3D no setor de construção para criar de forma mais sustentável

Leia sobre como o uso da impressão 3D fez avanços significativos no setor de construção por meio do uso de materiais verdes e das oportunidades que ela oferece para minimizar o desperdício e aumentar o ritmo da construção. Discuta novas abordagens para o uso da sustentabilidade na construção do futuro.

Explorando o uso da impressão 3D para soluções de construção sustentável

Tecnologia de impressão 3D na construção

O uso da impressão 3D está abrindo novas e empolgantes possibilidades para o setor de construção. Essa tecnologia inovadora, também chamada de manufatura aditiva, constrói estruturas camada por camada com incrível precisão.

Em vez dos métodos subtrativos tradicionais, que começam com um grande bloco de material e removem o que não é necessário, o uso da impressão 3D deposita os materiais reais somente onde eles são necessários. Isso permite a fabricação eficiente de edifícios completos e elementos estruturais, desde o início.

O processo de camada por camada também permite IoT com impressão 3D para trabalhar continuamente, sem pausas. Como resultado, edifícios inteiros poderão um dia ser erguidos em apenas algumas semanas - muito mais rápido do que a construção tradicional no local poderia alcançar. Também é possível produzir formas arquitetônicas complexas que são difíceis com técnicas padrão.

De modo geral, o uso do processo aditivo preciso e automatizado de impressão 3D tem o potencial de revolucionar a forma como projetamos e construímos nossos ambientes construídos. Com mais avanços, ela poderá em breve transformar o setor, permitindo novas formas de construção mais rápidas, personalizadas e sustentáveis. Tempos empolgantes podem estar por vir à medida que essa tecnologia revolucionária amadurece.

Vários benefícios do Impressão 3D Os benefícios da impressão 3D para aplicações de construção incluem a redução do desperdício, a automação, a personalização e a construção mais rápida. O uso da impressão 3D permite a "impressão" precisa de materiais apenas nas regiões que requerem reforço, possibilitando assim o uso eficiente de recursos e reforços pré-fabricados não muito pesados. O processo de impressão é totalmente automatizado quando os arquivos de projeto são carregados, reduzindo a necessidade de mão de obra humana no local.

As impressoras 3D também permitem projetos altamente personalizados e fora do padrão que seriam difíceis de produzir por meio de métodos tradicionais de fabricação subtrativa. É possível obter geometrias complexas e projetos estruturais otimizados. Os tempos de construção também são significativamente reduzidos, já que o uso da impressão 3D pode funcionar continuamente, sem paradas, em comparação com as tarefas sequenciais no local. Com ferramentas de impressão 3D em grande escala, edifícios inteiros poderiam ser construídos em semanas, em vez de meses.

Alguns dos materiais que têm sido usados no desenvolvimento de estruturas por meio da impressão 3D incluem concreto, argamassas, plásticos reciclados e cerâmica. Entre todas as construções civis, o concreto é o material mais popular para a impressão em larga escala de paredes, pisos e até mesmo casas inteiras. A automação do processo de camadas garante que o concreto será depositado de forma precisa e uniforme. Os cientistas também estão trabalhando em maneiras de imprimir em 3D concreto reforçado com aço de maior resistência.

No momento, ele está apenas em sua infância no campo da construção devido às limitações de tamanho e à seleção de materiais, mas está se desenvolvendo rapidamente. Em um futuro próximo, ela poderá transformar o processo de construção, aumentando a eficiência, reduzindo os custos e implementando soluções ecologicamente corretas. O aumento do uso em larga escala da impressão 3D e o desenvolvimento de novos materiais de construção ampliam o potencial para o futuro...

Materiais de construção sustentáveis

Materiais de construção ecologicamente corretos

Com relação à sustentabilidade e ao respeito ao meio ambiente, o uso de materiais sustentáveis e ecológicos continua a ganhar força nos projetos de construção. As quatro principais categorias de materiais sustentáveis incluem aqueles feitos de material reciclado, materiais de base biológica, materiais locais e de fontes renováveis.

Materiais reciclados e de base biológica

O uso de matérias-primas secundárias de materiais de impressão 3D provenientes da reciclagem de resíduos de concreto e plástico minimiza o desperdício ao substituir o material virgem da extração. Alguns dos materiais de base biológica são bambu, isolamento de lã, materiais compostos de origem natural e madeiras colhidas de forma sustentável, que são fontes renováveis. Esses materiais têm menos carbono incorporado em comparação com o aço e o concreto, por exemplo, que passam por um processamento rigoroso e alto consumo de energia.

Esses materiais também são mais sustentáveis do que os de outros recursos, pois são originários de subprodutos agrícolas. Por exemplo, o concreto de cânhamo é derivado da combinação do cânhamo, que é o núcleo lenhoso interno da planta, e aglutinantes à base de cal, portanto, usados para produzir blocos isolantes.

Benefícios dos materiais sustentáveis

A incorporação do uso de material sustentável de impressão 3D oferece várias vantagens ambientais. Eles diminuem a pressão sobre o estoque de matéria-prima, oferecem emissões gerais mais baixas para contribuir com o meio ambiente, além de ajudar na aquisição de construções ecológicas certificação. Alguns desses materiais sustentáveis também são benéficos para a saúde humana porque não liberam compostos orgânicos voláteis no ambiente interno.

Do ponto de vista econômico, há uma boa relação custo-benefício no uso de determinados materiais verdes porque eles têm maior durabilidade, exigem menos manutenção e são mais fáceis de reciclar ao final da vida útil do edifício. Assim, o uso da construção sustentável por impressão 3D beneficia o meio ambiente e a economia de custos em longo prazo. Com o avanço das tecnologias, estão surgindo mais opções de materiais, produtos e sistemas ecológicos e econômicos para serem implementados em projetos de construção.

Projeto de edifícios com eficiência energética

Estratégias de design passivo

A estratégia passiva envolve o uso da geometria, da localização e até mesmo dos materiais de construção de uma estrutura para controlar o processo de aquecimento, resfriamento e iluminação. As características construtivas, como a saliência do telhado, o isolamento e a cobertura vegetal, também minimizam a necessidade de sistemas mecânicos. Materiais de massa térmica, como concreto aparente, também ajudam a estabilizar as temperaturas internas.

Tecnologias inteligentes integradas

Os sistemas integrados avançados gerenciam ativamente o uso de energia do edifício e fornecem controle climático preciso. O uso de impressão 3D, iluminação automatizada e aparelhos alimentados por fontes de energia renováveis reduzem o uso geral de eletricidade. Os sistemas de automação predial controlam centralmente todos os sistemas ativos com base nos padrões de ocupação e nas condições ambientais para obter o máximo de eficiência.

Otimização de recursos

Adotamos medidas de conservação de água, como coleta de água da chuva, reciclagem de água cinza e uso de plantas e materiais tolerantes à seca para minimizar o uso de água potável. Os sistemas de recuperação de energia são usados para coletar o calor residual do ar de exaustão ou do equipamento para pré-aquecer o ar de entrada.

Combinadas, as estratégias passivas e ativas reduzem o carbono operacional A impressão 3D está revolucionando e custos significativamente em comparação com um edifício convencional. O monitoramento de energia em tempo real ajuda ainda mais no ajuste fino do desempenho do edifício ao longo do tempo. A abordagem sinérgica e holística considera o edifício como um sistema integrado e vivo, em vez de componentes separados, para atingir o uso de energia líquida ultrabaixa ou zero. Esse nível de projeto eficiente e sustentável será cada vez mais importante para mitigar os impactos da mudança climática.

Métodos avançados de construção

Estruturas impressas em 3D em grande escala

Tecnologias de impressão 3D continuar aumentando a escala para imprimir edifícios e pontes completos. Os projetos incluem o primeiro uso de impressão 3D de casas para pessoas de baixa renda no México e uma ponte para pedestres de 30 pés na Filadélfia. A impressão de concreto no local dispensa a pré-fabricação para a montagem da estrutura em uma única etapa.

Impressão 3D no local

As novas impressoras robóticas móveis podem imprimir diretamente nos canteiros de obras para maior flexibilidade. Seu tamanho grande permite a impressão de componentes de habitação, como paredes, no ponto de uso final para reduzir as necessidades de transporte.

Projetos arquitetônicos complexos

O uso da impressão 3D é excelente para geometrias difíceis com os métodos tradicionais. As estruturas de construção não retilíneas otimizadas para desempenho estrutural e integração com a paisagem agora são possíveis por meio de projetos digitais complexos e controle de impressão de vários eixos.

Impacto ambiental e sustentabilidade

Redução de resíduos

Impressão 3D sustentável minimiza o desperdício de materiais ao depositar apenas o que é necessário, camada por camada. Isso reduz substancialmente o descarte de sobras de materiais em comparação com os métodos de construção tradicionais.

Minimização da pegada de carbono

O uso otimizado de materiais da impressão 3D reduz o carbono incorporado na construção. Quando combinada com fontes de energia renovável para a operação, a pegada de carbono geral diminui em comparação com a fabricação de componentes pré-moldados com uso intensivo de energia.

Desenvolvimento sustentável

Técnicas avançadas ajudam as metas de desenvolvimento sustentável a usar os recursos de forma eficiente e a construir moradias resilientes e acessíveis em todo o mundo. As aplicações se expandem de estruturas de socorro a desastres a cidades sustentáveis construídas por meio de fabricação digital personalizada no local, levando o setor a reduzir o impacto ambiental.

Conclusão

Concluindo, os avanços no uso da impressão 3D e de outros métodos inovadores de construção estão prontos para revolucionar o projeto de construção e a sustentabilidade nas próximas décadas. A capacidade de fabricar projetos complexos e personalizados sob demanda com o mínimo de desperdício de material oferece oportunidades sem precedentes para estruturas otimizadas.

Quando combinadas com edifícios integrados à energia renovável e princípios de design passivo, essas técnicas permitirão estruturas permanentes ultraeficientes e autossustentáveis. Impressoras maiores e novos materiais de construção estão expandindo os limites do que podemos alcançar por meio da manufatura aditiva e da fabricação digital. Nos próximos anos, o uso da impressão 3D com seu grande potencial transformará o setor de construção em um setor mais sustentável que minimiza os danos ambientais. O uso generalizado desses métodos em todo o mundo será uma etapa importante para um desenvolvimento mais sustentável.

Perguntas frequentes

P: Qual o tamanho que as impressoras 3D para construção podem atingir?

As impressoras 3D para construção estão crescendo rapidamente em tamanho e recursos. Atualmente, algumas impressoras de grande escala podem imprimir estruturas de até três andares de altura, com uma área ocupada de várias centenas de metros quadrados. Os pesquisadores estão trabalhando no desenvolvimento de sistemas de pórticos móveis com larguras de impressão de 30 metros ou mais para imprimir casas e pontes completas em uma única execução. Outras inovações visam eliminar completamente as limitações de tamanho.

P: Quais materiais podem ser usados para construções impressas em 3D?

Os materiais comuns usados na construção impressa em 3D incluem concreto, tanto o concreto normal quanto as variantes especializadas de alta resistência; compostos de plástico reciclado misturados com aglutinantes; plásticos reforçados com fibras e polímeros adequados para uso permanente ao ar livre; compostos de cerâmica para maior durabilidade; e materiais experimentais reforçados com aço. Os pesquisadores também estão explorando o uso de solo, cal e fibras naturais de resíduos agrícolas. A gama de materiais utilizáveis está em constante expansão.

P: Quanto tempo falta para que as casas impressas em 3D se tornem comuns?

As residências impressas em 3D estão ganhando terreno, mas ainda precisam de avanços para alcançar o uso generalizado. Alguns analistas estimam que as casas impressas em 3D serão adotadas pelo mercado de massa dentro de 15 a 20 anos, à medida que a tecnologia se expandir e os custos diminuírem. Fatores como o aumento da velocidade de construção, o desenvolvimento de projetos integrados a energias renováveis, a produção de residências com modelos de negócios inovadores e a facilitação de aprovações regulatórias padronizadas ajudarão na transição da impressão 3D de um nicho para uma abordagem de construção convencional na próxima década.

P: A impressão 3D no local é mais lenta do que a pré-fabricação?

Embora os componentes pré-fabricados sejam mais rápidos de instalar do que a construção tradicional no local, a impressão 3D no local pode ser potencialmente mais rápida do que qualquer um dos dois. Como as impressoras 3D podem trabalhar continuamente sem interrupções, casas inteiras poderiam, teoricamente, ser construídas em semanas, em comparação com os meses das construções tradicionais. Além disso, a economia de tempo de transporte e montagem compensa qualquer taxa de impressão marginalmente mais lenta. À medida que a tecnologia de impressão for se aprimorando, a fabricação digital no local provavelmente ultrapassará a pré-fabricação modular em termos de velocidade de construção de novas casas.

P: Quais certificações são necessárias para as casas impressas em 3D?

Para garantir a segurança e a integridade estrutural, as residências impressas em 3D devem passar por avaliações de padrões como os do International Code Council. As empresas trabalham para obter certificações do ICC para conjuntos de paredes e telhados de suporte de carga impressos em escala. Outros objetivos de certificação de organizações como a LEED analisam o carbono incorporado, a eficiência energética, a qualidade do ar/da água etc. À medida que a fabricação digital continuar estabelecendo registros de desempenho, os critérios de certificação se expandirão de acordo para garantir o bem-estar dos moradores e a sustentabilidade ambiental com base em técnicas avançadas de construção.