Simulador de impressão em concreto 3D em spray aumenta resistência e design
A impressão 3D de concreto à base de spray também permite aos construtores mais flexibilidade no projeto de suas construções. Crédito: Carnegie Mellon University Engenharia Mecânica A impressão 3D de concreto reduz tempo e custo ao eliminar a fôrma tradicional, o molde temporário para fundição. No entanto, a maioria dos sistemas atuais depende de métodos baseados em extrusão, que depositam o material muito próximo de um bico, camada por camada. Isto torna impossível imprimir em torno de barras de reforço (vergalhões) sem risco de colisão, limitando a flexibilidade do projeto e a integridade estrutural das construções. Kenji Shimada e pesquisadores do Laboratório de Engenharia Computacional e Robótica da Universidade Carnegie Mellon (CERLAB) estão rompendo essa limitação com uma nova ferramenta de simulação para impressão 3D de concreto à base de spray. “A impressão 3D de concreto à base de spray é um novo processo com fenômenos físicos complicados”, disse Shimada, professor de engenharia mecânica. “Neste método, uma mistura de concreto projetado modificada é pulverizada a partir de um bico para se acumular em uma superfície, mesmo ao redor do vergalhão.” A capacidade de imprimir livremente em torno do reforço é especialmente importante em lugares como o Japão e a Califórnia, onde os terremotos são uma ameaça iminente e a resistência estrutural é crítica. “Para tornar esta tecnologia viável, devemos ser capazes de prever exatamente como o concreto será pulverizado e seco até atingir a forma final”, explicou Shimada. “É por isso que desenvolvemos um simulador para impressão 3D de pulverização de concreto.” O novo simulador pode modelar o comportamento viscoelástico de misturas de concreto projetado, incluindo gotejamento, rebote de partículas, propagação e tempo de solidificação. Dessa forma, os empreiteiros podem avaliar vários caminhos de impressão com base em um projeto CAD com o simulador para avaliar se a impressão 3D em spray é uma técnica de fabricação viável para sua estrutura. A equipe viajou para Tóquio, no Japão, onde a Shimizu Corporation já opera robôs de impressão 3D em spray para validar seu modelo. No primeiro teste, a equipe se concentrou na capacidade do simulador de prever a forma com base na velocidade de movimento do bico. Com 90,75% de precisão, o simulador conseguiu prever a altura do concreto projetado. O segundo teste mostrou que o simulador poderia prever a impressão sobre vergalhões com 92,3% e 97,9% de precisão para largura e espessura, respectivamente. De acordo com Soji Yamakawa, cientista pesquisador do laboratório de Shimada e autor principal do artigo de pesquisa da equipe publicado na IEEE Robotics and Automation Letters, uma simulação desse tipo normalmente levaria horas, senão dias, para ser executada. “Ao fazer suposições malucas, fomos capazes de simplificar com sucesso uma simulação física supercomplexa em uma combinação de algoritmos e estruturas de dados eficientes e ainda assim alcançar resultados altamente realistas”, disse Yamakawa. O trabalho futuro terá como objetivo aumentar a precisão, identificando parâmetros ambientais como umidade, otimizando o desempenho e adicionando simulação de gesso para criar produtos acabados mais suaves. “Ainda existem muitas aplicações e tecnologias que podemos desenvolver com a robótica”, disse Kyshalee Vazquez-Santiago, coautor do artigo e Ph.D. em engenharia mecânica. candidato liderando o grupo de pesquisa de Manipuladores Móveis do CERLAB. “Mesmo na impressão 3D concreta, estamos trabalhando com um tipo de aplicação e abordagem inteiramente novo que tem muitas vantagens, mas deixa muito espaço para desenvolvimento adicional.” Mais informações: Soji Yamakawa et al, Simulador de impressão 3D de pulverização de concreto para planejamento de trajetória de bico, IEEE Robotics and Automation Letters (2025). DOI: 10.1109/lra.2025.3615038 Fornecido pela Carnegie Mellon University Citação de Engenharia Mecânica: Simulador de impressão de concreto em spray 3D aumenta resistência e design (2025, 11 de novembro) recuperado em 11 de novembro de 2025 em https://techxplore.com/news/2025-11-spray-3d-concrete-simulator-boosts.html Este documento é sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.
Publicado: 2025-11-11 21:20:00
fonte: techxplore.com
