Airlement: com impressão 3D de materiais de construção leves a partir de... resíduos

La Imprimir 3D pode dar uma enorme contribuição para o desenvolvimento de umaconstrução sustentável, a começar pela possibilidade de experimentar materiais nunca antes utilizados e testar novas técnicas construtivas capazes de reduzir consumos e emissões.

Um pesquisador de Politécnico Federal de Zurique usou essa tecnologia automatizada para produzir novos elementos isolantes leve, totalmente isento de cimento, feito a partir de espumas minerais provenientes de resíduos industriais. Esse espuma mineral, que pode ser reutilizado inúmeras vezes, é processado camada por camada graças a uma impressora 3D do tamanho de uma sala.

O primeiro protótipo do projeto Airlemento trata-se de uma coluna monolítica de canto com dois metros de altura, composta por quatro segmentos impressos em 3D unidos por argamassa simples e revestidos com gesso branco sem cimento.

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Construção sustentável e impressão 3D: esta é a pesquisa da ETH

O construção sustentável tem inúmeras declinações: o desenvolvimento de materiais inteligentes e novos métodos de construção, o uso de upcycling e a reutilização de recursos são elementos fundadores de uma nova abordagem a construções ditadas, antes de mais, pela necessidade de conceber e habitar espaços pensados ​​para estarem em harmonia com a natureza.

Edifícios mais sustentáveis ​​são aqueles que permitem incentivar uma uso mais racional de recursos graças à eficiência energética, mas também aqueles que conseguem combinar sustentabilidade ambiental e social e que prometem poder construir sem recorrer a processos muito dispendiosos em termos de recursos e energia.

Neste contexto, é desenvolvimento de novos materiais e técnicas de construção assume um papel de liderança, capaz de integrar as ambições dos cientistas e as necessidades de um mercado global que, embora extremamente variado, não pode mais deixar de atender às necessidades dos um planeta em dor.

Uma das últimas inovações sobre o assunto vem deLaboratório Archtec de pesquisa e robótica na ETH, no campus Hönggerberg. Aqui, o pesquisador Patrick Bedarf, que trabalha no grupo Tecnologias Digitais de Construção de professor Benjamin Dillenburger, estudou um método para produzir elementos de construção isolantes leves de materiais redutores de formas complexas graças à impressão 3D.

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Uma impressora tridimensional do tamanho de uma sala

La 3D Printer usado por Patrick Bedarf é tão grande quanto uma sala inteira: numerosos braços robóticos pendem do telhado da sala principal do Arch Tec Lab, enquanto no chão, em plataformas de trabalho e caixotes de madeira, estranhas criaturas semelhantes a esculturas de areia ganham vida .

"Os robôs podem mover-se com precisão para qualquer ponto da sala“, explica Bedarf. “Planejamos a rota e especificamos onde eles precisam viajar e com que velocidade, bem como quanto material precisa fluir do cabeçote da impressora, a que horas e onde precisa ser depositado".

Com este engenhoso sistema, o pesquisador da ETH criou o primeiro protótipo do projeto Airlement, um Colonna peça de canto monolítica, com dois metros de altura, composta por quatro segmentos impressos em 3D unidos com argamassa.

I quatro segmentos da coluna são leves, fáceis de levantar manualmente para serem empilhados uns sobre os outros: "As peças de construção podem ser simplesmente impressas na fábrica, transportadas para o canteiro de obras e colocadas onde necessário“, explica Bedarf.

"Para tornar o componente mais robusto, o núcleo oco pode ser fundido com espuma mineral de alta densidade, o que o torna suficientemente forte para funcionar como uma estrutura de suporte de carga”. Mas não é só a técnica que inova no projeto de Bedarf.

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Airlements, os “tijolos” feitos com as cinzas dos altos-fornos

Para criar os Airlements, Patrick Bedarf usou um material de isolamento sustentável produzido pela FenX, spin-off da ETH: um espuma mineral fabricado a partir de resíduos industriais reciclados, em especial de cinzas volantes obtido a partir dos processos de combustão de altos-fornos industriais.

"Este material já passou pelo primeiro ciclo de material e pode simplesmente ser reciclado após o uso”, explica Bedarf enquanto esmigalha um pedaço do novo material entre os dedos: depois de pulverizada, a espuma está pronta para ser reutilizado.

“Se a parte do edifício não for mais necessária”, diz o pesquisador, “pode ser totalmente triturado e reduzido a pó, pronto para ser transformado em nova espuma”. E é totalmente isento de cimento, como o gesso utilizado no tratamento final.

Cada protótipo vem impresso em menos de uma hora e deixado secar durante uma semana dentro do ambiente de produção, com temperatura controlada entre 20 e 28 graus centígrados e com umidade de 20-70 por cento.

Para verificar o ajuste correto do umidade e temperatura, Patrick Bedarf construiu uma câmara climática especial, uma grande estrutura transparente em forma de tenda dentro da qual o robô da impressora se move ao longo de um caminho predefinido.

Este método de produção, sublinha o investigador, não necessita de processamento especial alta intensidade de energia"Este é um avanço em relação aos trabalhos anteriores com espumas sem cimento, que tiveram que ser endurecidas com cimento ou posteriormente curadas em altas temperaturas no forno.".

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Construção sustentável e econômica graças à automação

O novo método via impressão 3D permite use menos materiais: por exemplo, dispensa a utilização de fôrmas para concretagem, estrutura que só pode ser reaproveitada parcialmente e que hoje pode ser eliminada definitivamente da lista de recursos necessários.

A combinação de impressão 3D e robótica permite que partes inteiras de edifícios feitos sob medida sejam produzidas de forma muito econômica: “Sem automação”, explica o pesquisador, “Os métodos tradicionais de construção que economizam materiais são muito demorados e caros, especialmente devido aos custos de mão de obra".

Patrick Bedarf continuará desenvolvendo o projeto em colaboração com FenX, que dedicará toda uma linha de produção à Airlements: “Analisaremos minuciosamente a capacidade de carga e as propriedades de isolamento”, explica Bedarf, “para determinar como este material atua como elemento de parede em uma sala fechada".

"Medições infravermelhas”, finaliza o pesquisador, “eles nos ajudarão a determinar onde o isolamento térmico pode ser melhorado e como eliminar quaisquer pontos fracos ajustando o caminho de impressão".

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