Lamas de pedra na arquitetura: circularidade e fabricação aditiva

Abstract

Neste trabalho pretende-se estudar a possibilidade de reaproveitamento de materiais provenientes da extração e corte da pedra natural, especificamente, das lamas de pedra. Estes materiais serão analisados, considerando a mistura em compósitos pela adição de ligantes, agregados e/ou aditivos, permitindo a formação de argamassas com propriedades adequadas a processos de manufatura aditiva por extrusão. De modo a ampliar a integração destes resíduos em processos construtivos inovadores, prevê-se a exploração metodologias de desenho computacional e a fabricação robótica, dando assim um novo uso a estes materiais que, atualmente, acabam maioritariamente em aterros. Consegue-se, assim, utilizar as mais valias, a um nível tecnológico, que hoje em dia temos a nosso favor, e aproveitar materiais com imenso potencial. Um primeiro passo e talvez o mais importante passa pela do material compósito, após isto, é possível realizar testes de compressão, tração ou flexão, porosidade, condutibilidade acústica e térmica, comportamento ao fogo, entre outros. Isto permitirá caracterizar esta argamassa, e auxiliar à definição de elementos arquitetónicos a prototipar por extrusão. Por exemplo, se o material apresentar um ótimo comportamento à compressão, partiremos do princípio que se comportará muito bem como uma coluna estrutural, por exemplo, e iremos portanto, passar para a criação de elementos desta natureza. Para a impressão do protótipo pretende-se ainda explorar metodologias computacionais que explorem modelos e funcionalidades capazes de serem produzidas por impressão 3D. Esta metodologia de funcionamento paramétrico facilita a definição de sistemas construtivos prefabricados e ao controlo da quantidade de material necessária à produção de um componente arquitetónico. Em suma, este trabalho divide-se numa introdução à problemática, seguida pela descrição do processo de formação da argamassa compósita, desenho computacional e finalmente terminará na criação de elementos arquitetónicos através da fabricação aditiva.

In this work, the aim is to study the possibility of reusing materials from the extraction and cutting of natural stone, specifically stone slurry. These materials will be analyzed, considering their incorporation into composites through the addition of binders, aggregates, and/or additives, allowing the formation of mortars with properties suitable for additive manufacturing processes by extrusion. In order to enhance the integration of these residues into innovative construction processes, the exploration of computational design methodologies and robotic fabrication is envisaged, giving a new purpose to these materials that currently end up mostly in landfills. This approach allows us to leverage technological advantages available today and harness the immense potential of these materials. A crucial first step, perhaps the most important one, involves the stabilization of the composite material. Subsequently, tests such as compression, tension or flexion, porosity, acoustic and thermal conductivity, fire behavior, among others, can be conducted. This will enable the characterization of this mortar and contribute to the definition of architectural elements to be prototyped by extrusion. For instance, if the material exhibits excellent compression behavior, it can be assumed that it will perform well as a structural column, leading to the creation of elements of this nature. For the printing of the prototype, there is also an intention to explore computational methodologies that leverage models and functionalities suitable for 3D printing. This parametric working methodology facilitates the definition of prefabricated construction systems and the control of the amount of material required for the production of an architectural component. In summary, this work is divided into an introduction to the issue, followed by the description of the composite mortar formation process, computational design, and ultimately concludes with the creation of architectural elements through additive manufacturing.