O Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenheiros do Exército dos EUA (ERDC), em colaboração com o Universidade de Nevada, Reno e NASAestá avançando no campo da construção aditiva (AC) por meio do desenvolvimento de tijolos de concreto impressos em 3D “semelhantes a LEGO”. Estes módulos são concebidos para serem rapidamente fabricados e montados no terreno, transformando potencialmente os projetos de infraestruturas militares, permitindo uma construção mais rápida e eficiente em áreas remotas e propensas a conflitos.
Este esforço faz parte do Construção Automatizada de Estruturas Expedicionárias (ACES), que se concentra no fornecimento de soluções implantáveis de impressão 3D para operações militares. Usando impressoras móveis equipadas com cabeçote de impressão em um sistema baseado em treliça, essas impressoras podem produzir componentes de infraestrutura duráveis a partir de materiais de origem native. As máquinas são compactas o suficiente para serem transportadas em contêineres padrão e podem ser configuradas em poucas horas, reduzindo a carga logística nas bases operacionais avançadas.
Em testes recentes, o ERDC construiu com sucesso uma pequena ponte utilizando sete segmentos modulares de betão, cada um impresso e montado no native com cabos pós-tensionados. Esta conquista baseia-se em marcos anteriores, como a impressão 3D de uma ponte de betão armado em 2019. Na altura, o processo demorava seis dias para ser montado; agora, estruturas de complexidade semelhante podem ser concluídas em apenas um dia. O professor Sherif Elfass, que supervisiona o projeto, destacou como a modelagem numérica integrada à impressão 3D otimiza o design e o posicionamento dos segmentos, garantindo a integridade estrutural sob diversas condições.
Segmentos de concreto impressos em 3D testados durante pesquisa. Imagem cortesia da Universidade de Nevada, Reno.
As aplicações potenciais vão além das pontes. O Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA prevê o uso desta tecnologia para construir quartéis, barreiras, bueiros, cofres e outras estruturas críticas. Um exemplo notável desta versatilidade foi um cabana de quartel impressa em 3D em 2017que reduziu as necessidades de materiais pela metade e reduziu os requisitos de mão de obra em 62% em comparação com a construção tradicional de compensado. Estas eficiências alinham-se com os objectivos mais amplos das forças armadas de modernizar os processos de construção para enfrentar desafios como a escassez de materiais, a escassez de mão-de-obra e o aumento dos custos.
No início deste ano, 3DPrint.com falou com Megan Kreiger, gerente de portfólio de AC na ERDC e uma figura central no desenvolvimento de tecnologias AC. Sob a sua liderança, o ERDC buscou projetos que priorizam a prontidão e a confiabilidade no campo. Por exemplo, as impressoras ACES evitam trilhos de precisão em favor de mecanismos mais simples, de corrente e roda dentada, que são mais fáceis de reparar com peças amplamente disponíveis. Esta abordagem garante que as impressoras permaneçam operacionais em ambientes austeros onde o acesso a peças sobressalentes e ferramentas especializadas é limitado.
A equipe de pesquisa que testa estruturas de pontes impressas em 3D é (da esquerda para a direita), Todd Lyttle; Chade Lyttle; estudante pesquisador Saransh Beniwal; pesquisador de pós-doutorado Satish Paudel; Professor Associado de Pesquisa Sherif Elfass; o pesquisador de graduação Allen Rivas; e líder da equipe, professora assistente Floriana Petrone.
A capacidade de utilizar materiais locais representa outra vantagem significativa. Por exemplo, durante um projeto em Guam, as equipas do ERDC adaptaram rapidamente misturas de betão utilizando agregados de origem native, demonstrando a adaptabilidade da tecnologia a geografias variadas. Esta capacidade reduz os desafios logísticos do transporte de materiais de construção para locais remotos, aumentando ainda mais o valor estratégico da AC. A natureza de dupla utilização desta investigação sublinha a sua importância. Embora o foco imediato proceed a ser a prontidão militar, a adopção mais ampla de tecnologias de CA poderia abrir caminho para soluções sustentáveis e económicas para as necessidades globais de infra-estruturas.
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