Uma casa feita a partir de uma impressora 3D - isso soa como um sonho do futuro ou ficção científica para muitos. As primeiras casas da impressora 3D foram montadas na China há seis anos.
A impressão 3D, que já foi um truque fofo que poderia ser usado para fazer pequenos porta-chaves, abriu seu caminho. Nesse ínterim, uma casa inteira está sendo construída na impressora 3D: robôs gigantes de impressão 3D estão produzindo salsichas de concreto em todo o mundo e, com a ajuda de operários humanos da construção, permitem que as paredes da fundação cresçam. As primeiras casas feitas de elementos de impressão de concreto 3D foram montadas na China já em 2014. No mesmo ano, o então presidente dos Estados Unidos, Barack Obama, visitou a "3D Print Canal House" em Amsterdã, um protótipo da nova tecnologia. E em Copenhague, em 2017, uma empresa russa e uma dinamarquesa juntas construíram a primeira casa habitada da impressora 3D na Europa. A jovem indústria é internacional: nos EUA, uma casa de 32 metros quadrados foi feita em 2018 a partir da impressora 3D pela empresa americana Icon em Austin, Texas,Manchetes. Em breve, o Icon, em conjunto com uma organização humanitária na América Central, quer montar um vilarejo com 50 casas feitas a partir da impressora 3D - cada uma com área de 58 metros quadrados - para os necessitados. O ícone calcula um preço de shell de 4.000 dólares americanos. O tempo de construção é correspondentemente curto: a impressão 3D de uma casca a partir do bico de pulverização leva no máximo 24 horas.
Mas a nova tecnologia também lida com formatos maiores na velocidade da luz: Na China, uma enorme casa foi construída com a impressora 3D em apenas 45 dias - a villa tem uma área de 400 metros quadrados! A impressora 3D de concreto também fez a maior parte do trabalho. As máquinas robotizadas com as quais o concreto especial pode ser aplicado e moldado (termo técnico: extrusão) variam dependendo do projeto de construção e do fornecedor.
Novas oportunidades graças à impressão 3D
Isso abre muitas possibilidades: desde a produção em massa automatizada de componentes simples que só são combinados para formar um edifício no canteiro de obras, até robôs móveis que trabalham de forma autônoma no canteiro de obras e podem até fabricar edifícios com paredes curvas ou cantos arredondados. As máquinas não são apenas rápidas: elas possibilitam elementos artísticos de forma livre que seriam muito caros se feitos por mãos humanas. As aberturas e cavidades para cabos podem ser facilmente integradas em paredes impressas.
Mais sustentabilidade por meio da impressão 3D
Uma das maiores vantagens da construção digital: ela geralmente usa menos material do que os métodos de construção tradicionais e cada vez mais plásticos recicláveis ou degradáveis podem ser usados. Uma vez que, dependendo do processo de impressão 3D e do material, muitas vezes nenhuma fôrma é necessária, menos resíduos são gerados.
E: Sem fôrmas e andaimes, de acordo com um estudo da TU Dresden, cerca de 35% dos custos de construção da casca são eliminados - além de velocidade, sustentabilidade e customização acessível, outro argumento para uma casa feita a partir de uma impressora 3D. Nikita Chen-Yun-Tai, fundador e CEO da empresa americana-russa de robôs de impressão 3D Apis Cor, já fala sobre o fato de que é viável criar todas as casas no futuro, de pequenas casas a propriedades, em impressoras 3D .
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Protótipo: No futuro, pessoas necessitadas em Austin, Texas, viverão em casas feitas de impressoras 3D. Icon está planejando, junto com organizações não governamentais, criar casas baratas e assentamentos inteiros em todo o mundo usando impressoras 3D.
Sobre trilhos: "Vulcan II" pode imprimir em uma área de até 185 metros quadrados. A impressora 3D se move para frente e para trás em trilhos sobre uma fundação e entrega as salsichas de concreto. Camada sobre camada.
Construção leve: a DFAB House com sua fachada translúcida leve está localizada no edifício de pesquisa NEST perto de Zurique: um sistema de fachada flexível com membranas e isolamento de aerogel, conhecido na Munich Allianz Arena.
Robôs de construção em madeira: arquitetura, robótica e artesãos trabalham juntos: armações de madeira foram pré-fabricadas por dois robôs cooperantes na ETH Zurique. Eles serraram vigas e as posicionaram com precisão no espaço. Os artesãos aparafusaram as peças.
Teto de forma livre: O teto da DFAB House consiste em onze partes côncavas de forma livre que, otimizadas com software especialmente desenvolvido, economizam cerca de 60% de concreto em comparação com um teto de concreto convencional.
Novas tecnologias de construção
Alguns dos pioneiros de novas construções já deixaram nosso planeta mentalmente. Com técnicas de manufatura aditiva, a NASA quer criar habitats para astronautas no futuro - a partir de matérias-primas locais na lua ou em Marte. As primeiras tentativas já estão em andamento.
Por outro lado, a "DFAB House" (fabricação digital) perto de Zurique, que foi inaugurada em 2019 em 2019, ainda está na terra, mas quase transfronteiriça, um edifício residencial que foi construído com toda uma gama de tecnologias digitais, utilizando vários processos que foram inicialmente utilizados pelo laboratório foram transferidos para aplicativos reais.
“Ao contrário de projetos de construção em que apenas uma tecnologia digital é usada, como uma casa feita a partir de uma impressora 3D, o DFAB House reúne várias novas tecnologias”, explica Matthias Kohler, professor de Arquitetura e Fabricação Digital do Instituto Federal Suíço de Tecnologia Universidade de Zurique e iniciadora da DFAB House.
A estreita casa de três andares foi integrada como uma unidade no edifício de pesquisa NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technology) na ETH Zurique. O NEST foi projetado como uma plataforma modular para a qual várias casas podem atracar, chamadas de "unidades" aqui e todas as quais são laboratórios de teste para o futuro da vida. O que todas as sete unidades atuais têm em comum é que exploram a interação entre pessoas, espaço e tecnologia.
fonte de energia
Uma preocupação central é o uso econômico dos recursos, de modo que todas as casas modulares são conectadas a um “backbone” que fornece água, calor, eletricidade e internet, avalia os dados de consumo e regula o descarte. Novas soluções para casa inteligente e Internet das Coisas estão em fase de teste, inclusive na DFAB House, que abriga visitantes acadêmicos: dispositivos e sistemas prediais em rede e capazes de aprender, o que deve garantir o conforto de uma moradia, mas acima de tudo a maior eficiência energética possível. Um projeto de farol para construir e viver o amanhã.
Muitos arquitetos, engenheiros e artesãos trabalharam juntos para conseguir isso. Oito diferentes cátedras da ETH Zurique, institutos, parceiros industriais e planejadores de mais de 30 empresas estão envolvidos apenas na DFAB House.
Trabalho em equipe
“O perfil de trabalho de arquitetos, planejadores e artesãos vai mudar”, tem certeza Matthias Kohler. A DFAB House mostra o que poderia ser: robôs e artesãos humanos também trabalham juntos aqui. Para uma parede de suporte de carga elegantemente curva, um robô, um "fabricante" móvel, primeiro ergueu uma estrutura de malha de arame de aço no local, que serviu de reforço e fôrma. Com a ajuda de seus sensores, o robô de 2 metros de altura move-se autonomamente sobre lagartas. A construção da treliça foi preenchida com concreto especial pelos trabalhadores, e a extremidade da parede foi alisada à mão.
Um cobertor da impressora 3D
Estruturas de concreto individuais e complexas também podem ser criadas com o processo “Smart Slab”. Por exemplo, uma laje de piso leve, para a qual uma enorme impressora 3D de areia produziu elementos de modelagem que foram derramados com concreto reforçado com fibra. Os robôs até desempenharam um papel importante na construção de madeira da Casa DFAB: duas máquinas em cooperação pré-fabricaram a construção de madeira para suporte de carga dos andares superiores no “Laboratório de Fabricação de Robótica” na ETH Zurique. Um robô pegou um elemento para o teto de viga de madeira e segurou-o enquanto um segundo o viu se encaixar. Em seguida, o segundo braço do robô fez furos para conectar as vigas. Finalmente, ambos os robôs posicionaram a estrutura do feixe no arranjo espacial preciso. Com esses ajudantes, o carpinteiro tem muito tempo,assistir em paz e verificar a qualidade do trabalho. Até que ele possa estragar tudo no final.
De manipuladores em grande escala e robôs de construção móveis
Os robôs de construção móveis são menores do que os manipuladores em grande escala, mas também podem fazer outro trabalho.
Para a estrutura de uma casa da impressora 3D, os arquitetos devem primeiro projetá-la no computador usando um software de arquitetura 3D (CAD). Esses dados CAD são a base para os dados de controle que são transferidos para a impressora 3D.
Uma impressora 3D de concreto geralmente é um robô industrial que tem um bico de pressão montado em seu braço como uma ferramenta com a qual pressiona salsichas de concreto de 50 a 70 milímetros de largura - conta sobre conta.
Outros trabalhadores da construção de robôs, chamados robôs de pórtico, são mais altos do que a construção planejada (semelhante a um guindaste de contêiner). Eles são fixos ou movem-se sobre trilhos-guia e podem produzir a estrutura inteira de uma casa a partir da impressora 3D em uma única peça. Esses manipuladores em grande escala às vezes têm mais de 10 metros de altura e vários metros de comprimento e largura. Em contraste, robôs de construção móveis, montados em lagartas ou em caminhões, parecem bastante pequenos. Para isso, alguns também podem assentar tijolos de forma autônoma usando um braço extensível.
Concreto normal, concreto especial de endurecimento rápido ou plásticos são usados como a mistura do material de construção. Encontrar a melhor combinação para impressão 3D de concreto é um desafio importante.
