FUTURO DA CONSTRUÇÃO CIVIL

Fotografia horizontal, colorida, em primeiro plano, de uma Impressora 3D. A impressora é da cor preta, com bico azul, tem elementos metálicos e está sobre uma mesa branca. O bico da impressora está perto das camadas de concreto. O concreto é cinza e ondulado, e forma um círculo. Ele está em cima de um suporte de MDF apoiado em uma plataforma branca. No fundo da imagem, uma parede branca do laboratório, e ao lado, uma mesa branca com um equipamento não identificado nas cores cinza e roxo. — *Impressão em concreto promete ser o futuro da construção civil. Foto: Luísa Monteiro/Acervo do Centro de Tecnologia*

“Esse vai ser o futuro da construção civil?”. Foi o que um grupo de pesquisadores da UFSM se perguntou ao assistir uma palestra sobre concreto digital. A perspectiva futurista e a vontade de estudar mais o assunto, motivaram os pesquisadores. Eles idealizaram um projeto e o tiraram do papel o mais rápido possível para colocar a UFSM dentro do “boom” da impressão 3D de concreto. Assim nasceu o projeto NanoCem3D, que estuda a manufatura que promete trazer o futuro para dentro da nossa universidade.

No final de 2021, o Grupo de Estudos em Materiais Sustentáveis para Construção (GEMASC), iniciou as tratativas para a busca de recursos e compra da impressora 3D. A partir daí, alguns dos pesquisadores direcionaram seus esforços para o estudo da impressão de concreto. A ideia do projeto é contribuir para tornar a construção civil um campo mais sustentável. O professor e orientador do projeto, Erich Rodríguez, conta a importância de trabalhar com a indústria automatizada para proporcionar uma construção mais rápida e com menos desperdício de resíduos. Segundo Rodríguez, “nosso objetivo é tentar resolver esses problemas a longo prazo, porque a indústria digital pode ser uma boa alternativa”.

A nova tecnologia surge em oposição aos materiais tradicionalmente utilizados na construção civil. Embora ela seja relativamente recente e ainda muito cara, a impressão de concreto tem enorme potencial de desenvolvimento de mercado. Os pesquisadores trabalham com uma peça deste quebra-cabeça. Eles precisam estudar o processo em microescala para que, eventualmente, possa ser implementado em grande escala. Para contribuir com o aperfeiçoamento econômico desta tecnologia, são desenvolvidas pesquisas sobre materiais, parâmetros, softwares e processos.

Fotografia horizontal colorida, em primeiro plano de um laboratório. Na extremidade direita da imagem, um notebook preto, aberto. Na tela, o programa que controla a impressora, com o modelo em 3D do molde de concreto nas cores vermelha, verde e azul. Em segundo plano está a impressora 3D. Ela é da cor preta, tem elementos metálicos e está sobre uma mesa branca. No fundo da imagem, elementos que compõem o laboratório. Na extremidade direita, um pano azul marinho que cobre alguns equipamentos. Ao lado, uma porta cinza, aberta com o corredor desfocado. Na parte esquerda da foto, um armário de madeira. — *A impressora é comandada diretamente pelo software do computador. Foto: Luísa Monteiro/Acervo do Centro de Tecnologia*

A doutoranda em Engenharia Civil e pesquisadora do projeto, Tuani Zat, conta que na construção civil ainda se utilizam processos ultrapassados e que o objetivo do estudo é inovar na produção. A automação da construção, a longo prazo, é mais benéfica ao meio-ambiente do que o método tradicional, reduz a mão de obra e diminui o desperdício de materiais.

Um dos motivos de buscar alternativas para a utilização de concreto é a preocupação com a emissão de dióxido de carbono e com o alto consumo do clínquer, principal constituinte do cimento e um grande poluidor. Dentro do GEMASC, os pesquisadores trabalham com materiais alternativos desde 2018 e, no último ano, a equipe decidiu começar os estudos na área de impressão de concreto em 3D.

O projeto foi dividido em três frentes de pesquisa: uma com argamassa mais básica para que possam estudar as propriedades mecânicas do material – processos de corte, camadas e etc -, uma que testa o processo de impressão com geopolímeros – ligantes alternativos produzidos a partir de resíduos – e uma que que trabalha com cimento branco para estudar questões decorativas. Além disso, a equipe testa quantas camadas o material suporta, em quanto tempo ele consegue imprimir e outras particularidades.

No dia a dia, o grupo escolhe o foco de pesquisa que eles irão se dedicar naquele momento e depois definem seus objetivos. Antes de tudo, constituem uma mistura que seja imprimível na máquina, para depois estudar suas diversas propriedades e encontrar a consistência perfeita.

Fotografia horizontal, colorida, em plano geral de duas mulheres com propriedades de um concreto. A mulher, em primeiro plano, está de perfil. É branca, tem cabelos castanhos presos em uma trança, veste um jaleco branco e usa luvas de plástico azul. Nas mãos, segura um recipiente redondo e metálico, que está inclinado para baixo. Ao lado dela, outra mulher, em segundo plano. Ela é branca, tem os cabelos loiros claros e soltos, veste um jaleco branco, usa luvas de plástico azul e óculos de grau na cor dourada. Ela segura o cabo de uma espátula que está dentro do recipiente redondo. O recipiente despeja o concreto líquido e cinza em uma forma pequena e branca. A forma está em cima de um disco de ferro, na cor cinza chumbo. No fundo da imagem, paredes brancas e armários cinzas de metal com caixas de papelão. Entre os armários e a parede tem tubos de PVC e tábuas de madeira. — *Antes da impressão, as pesquisadoras testam as propriedades do concreto. Foto: Luísa Monteiro/Acervo do Centro de Tecnologia*

Para realizar a impressão, os pesquisadores precisam pensar em um material que tenha bom desenvolvimento, pouco desperdício e seja funcional com um tempo rápido de produção. A equipe testa diversas misturas, alterando suas propriedades até encontrar a condição que atinja os objetivos delimitados para aquele estudo. O orientador do projeto costuma nortear a composição da mistura e a doutoranda Tuani Zat é responsável por organizar a equipe e designar as tarefas de cada um.

Cimento sustentável

A doutoranda da UFSM, Tuani Zat, trabalha com a impressão 3D de materiais cimentícios mais sustentáveis para a construção civil. Ela explica que o cimento como o utilizamos hoje é um grande emissor de CO² e, além de gerar muitos desperdícios, o processo de produção é ultrapassado. Zat possui histórico com pesquisas em materiais sustentáveis devido ao seu trabalho de mestrado na produção de cerâmica vermelha a partir de resíduos. Para ela, é fundamental que a UFSM incentive tecnologias que prezam por um futuro melhor e inovem dentro da construção civil.

Fotografia horizontal, colorida, em plano médio, de uma mulher no laboratório. A mulher é branca, tem os cabelos loiros e soltos, veste um jaleco branco, usa luvas de plástico azul e óculos de grau na cor dourada. O olhar está direcionado para uma impressora 3D. A impressora 3D é preta, tem elementos metálicos e está sobre uma mesa branca. Na parte esquerda da imagem, uma mesa de azulejo branco, com uma balança e moldes de concreto em cima. À direita, moldes de concreto de tamanhos diferentes em cima de uma mesa branca. Ao fundo, estão as paredes brancas do laboratório. — *Tuani Zat fez seu mestrado e está executando seu doutorado pelo Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil (PPGEC) na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)*

Em seu projeto de doutorado, ela trabalha com a funcionalidade da impressão com materiais sustentáveis através dos estudos da reologia do material. Zat modifica as propriedades a níveis micro e nano que alteram as especificidades do material final. A viscosidade, tensão, força aplicada e etc são características que não importam nos métodos tradicionais e que, para a automação, necessitam de mais estudos. Ela afirma que seus objetivos são produzir materiais alternativos e um laudo de que são viáveis para a impressão: “Queremos viabilizar o uso de diferentes materiais na construção da forma mais sustentável possível”.

Cinza Volante

A graduanda em Engenharia Civil, Maria Fernanda Dornelles Howes, desenvolve seu Trabalho de Conclusão de Curso dentro do projeto de impressão de concreto em 3D. Howes utiliza o geopolímero, material obtido através de resíduos, em sua pesquisa. Ela trabalha com a cinza volante, encontrada na fumaça da queima de carvão mineral. O material, que seria descartado pela indústria, é destinado para produção de concreto alternativo. Outro benefício para a utilização da cinza volante seria a renovabilidade, uma vez que é obtida na queima de carvão mineral, sendo possível sempre se obter mais sem gerar escassez.