Impressão 3D de concreto: efeitos da geometria e parâmetros de deposição na construção e resistência à compressão

Abstract

A construção civil é um dos setores fundamentais para o desenvolvimento da sociedade. Entretanto, poucos avanços em métodos construtivos foram desenvolvidos nas últimas décadas, sendo que a maior parte das pesquisas se atentaram a melhorar a previsibilidade por meio de cálculo, o desenvolvimento de materiais de maior eficiência ou a incorporação de cargas ao concreto. A impressão 3D de argamassa é utilizada na construção civil para construir casas, pontes e obras especiais, com formas distintas e liberdade arquitetônica. Este trabalho avaliou a Impressão 3D como um novo método construtivo, mensurando o efeito dos parâmetros de impressão na imprimibilidade e resistência à compressão. Os resultados indicam que uma menor altura de camada e uma menor velocidade de deposição acentua a ligação entre as camadas, evitando o colapso prematuro do artefato impresso. Não foi identificada anisotropia na resistência à compressão, porém esta ficou 56% abaixo da resistência da argamassa, devido a presença de vazios. Dessa forma, foi possível validar a composição utilizada, a técnica de bombeamento e os parâmetros de impressão para a construção, auxiliando na sua implantação em larga escala para, por exemplo, casas populares de baixo custo.

The construction industry is one of the fundamental sectors for the development of society. However, few advances in construction methods have been developed in recent decades, and most research has focused on improving predictability through calculation, the development of more efficient materials, or incorporating loads into concrete. 3D printing of mortar is used in civil construction to build houses, bridges, and special structures with distinct shapes and architectural freedom. This study evaluated 3D printing of mortar as a new construction method, measuring the effect of printing parameters on printability and compressive strength. The results indicate that a lower layer height and lower deposition speed accentuate the bond between the layers, avoiding premature collapse of the printed artifact. No anisotropy was identified in compressive strength, but it was 56% lower than the strength of the mortar due to the presence of voids. Thus, it was possible to validate the mixture used, the pumping technique, and the printing parameters for construction, assisting in its large-scale implementation for, for example, low-cost housing.