Bio-inspiração aplicada a estruturas de betão: desafios e possibilidades associados às técnicas de impressão 3D

Abstract

A impressão 3D consiste no recurso a sistemas electro-mecânicos para criação de objetos reais a partir de modelos computacionais concebidos em tecnologias CAD (Computer Aided Design) e CAM (Computer-aided manufacturing). Estas tecnologias são largamente utilizadas no âmbito da Prototipagem Rápida em Engenharia Mecânica, tendo surgido da necessidade de criação rápida de peças a custo reduzido. Adaptando-se a tecnologia para produção de peças em betão armado (ou betão simples), caem alguns dos paradigmas usualmente associados à conceção estrutural. De facto, a liberdade de formas que já se considera existir nas peças de betão, ganha todo um novo significado com a impressão 3D. Por outro lado, a possibilidade de distribuir o material estrutural de forma diferenciada ao longo da peça traz um conjunto de novos desafios de otimização. Verifica-se que, ambas as alterações paradigmáticas mencionadas (liberdade de forma; liberdade de distribuição de material), permitem que a concepção estrutural possa cada vez mais seguir linhas de bio-inspiração. No presente trabalho apresentam-se estudos de implementação de uma nova metodologia de produção de elementos em argamassa cimentícia com recurso a técnica de impressão 3D, tendo como objetivo demonstrar a viablilidade do conceito e da sua potencial extensão a peças em betão. A técnica de impressão 3D descrita baseia-se no processo aditivo, sendo dada especial ênfase a aspetos relacionados com a técnica de deposição do material para permitir liberdade geométrica e possibilidade de combinação de vários tipos de materiais/misturas, optimizando a distribuição de cimento para as zonas onde são previstos maiores níveis de tensão (bio-inspiração). Demonstrar-se-á a viabilidade do protótipo através da execução de experiências piloto que visam a criação de modelos em argamassa cimentícia, acompanhados da respetiva caracterização mecânica.