Plataforma de Construção Digital: Imprima Sua Casa Agora!!!

A lista de materiais que podem ser produzidos pela impressão 3-D cresceu para incluir não apenas plásticos, mas também metal, vidro e até mesmo alimentos. Agora, os pesquisadores do MIT estão expandindo a lista ainda mais, com o projeto de um sistema de impressão 3-D que pode imprimir a estrutura básica de um edifício inteiro.
O sistema é apenas um protótipo neste momento, mas os engenheiros do MIT pretendem que sua impressora 3D robô seja totalmente auto-suficiente no futuro.
Estruturas construídas com este sistema poderiam ser produzidas mais rápidas e com um menor custo em relação aos métodos tradicionais que a construção permite, dizem os pesquisadores. Um edifício também pode ser completamente personalizado para as necessidades de um determinado site e os desejos de seu fabricante. Mesmo a estrutura interna poderia ser modificada de novas maneiras; Materiais diferentes poderiam ser incorporados à medida que o processo avança, e a densidade do material poderia ser variada para proporcionar combinações ótimas de resistência, isolamento, ou outras propriedades.
Em última análise, dizem os pesquisadores, essa abordagem poderia permitir projetos de construção com novos tipos de edifícios que não seriam viável com os métodos tradicionais de construção.
O sistema robótico foi descrito esta semana na revista Science Robotics , em um artigo de Steven Keating PhD ’16, graduado em engenharia mecânica e ex-afiliado de pesquisa no grupo Mediated Matter no MIT Media Lab; Julian Leland e Levi Cai, ambos assistentes de pesquisa no grupo Mediated Matter; E Neri Oxman, diretor de grupo e professor associado de artes de mídia e ciências.
O sistema consiste em um veículo de rastreamento que transporta um grande braço robótico industrial, que tem um menor braço robótico de precisão-movimento na sua extremidade. Este braço altamente controlável pode então ser usado para dirigir qualquer bocal de construção convencional (ou não convencional), tal como aqueles usados ​​para derramar concreto ou pulverizar material de isolamento, bem como outros efetores finais de fabricação digital, como uma cabeça de fresagem.
Ao contrário dos sistemas de impressão 3-D típicos, a maioria dos quais usam algum tipo de estrutura fechada e fixa para suportar os bicos e se limitam à construção de objetos que podem caber dentro de seu gabinete geral, este sistema livre pode construir um objeto de qualquer tamanho. Como uma prova de conceito, os pesquisadores usaram um protótipo para construir a estrutura básica das paredes de uma abóbada de 50 pés de diâmetro e 12 pés de altura – um projeto que foi concluído em menos de 14 horas de “impressão”.

Para estes testes iniciais, o sistema fabricou com espuma uma estrutura de isolamento usada para formar uma estrutura de betão acabado. Este método de construção, no qual os moldes de espuma de poliuretano são preenchidos com betão, é semelhante às tradicionais técnicas de cofragem de betão isolado. Seguindo esta abordagem para seu trabalho inicial, os pesquisadores mostraram que o sistema pode ser facilmente adaptado a construções existentes e equipamentos, e que vai caber códigos de construção existentes, sem exigir novas avaliações inteiras, Keating explica.
Em última análise, o sistema é destinado a ser autossuficiente. Ele é equipado com uma colher que poderia ser usado tanto para preparar a superfície do edifício e adquirir materiais locais, tais como sujeira para um edifício de terra batida, para a construção em si. Todo o sistema poderia ser operado eletricamente, mesmo sendo alimentado por painéis solares. A ideia é que esses sistemas possam ser implantados em regiões remotas, por exemplo em áreas de desastres após uma grande tempestade ou terremoto, para fornecer abrigo duradouro rapidamente.
A visão final é “no futuro, ter algo totalmente autônomo, que você poderia enviar para a Lua ou Marte ou Antártica, e que só iria sair e fazer esses edifícios durante anos”, diz Keating, que liderou o desenvolvimento do sistema como seu trabalho de tese de doutorado.
Mas, entretanto, diz ele, “também queríamos mostrar que poderíamos construir algo amanhã que pudesse ser usado imediatamente”. Foi o que a equipe fez com sua plataforma móvel inicial. “Com este processo, podemos substituir uma das partes-chave de fazer um edifício, agora”, diz ele. “Poderia ser integrado em um canteiro de obras amanhã.”
“A indústria da construção ainda está fazendo as coisas da maneira que aplicou por centenas de anos”, diz Keating. “Os edifícios são retilíneos, na sua maioria construídos a partir de materiais únicos, montados com serras e pregos”, e principalmente construídos a partir de planos padronizados.
Mas, Keating se perguntou, e se cada edifício pudesse ser individualizado e projetado usando dados ambientais no local? No futuro, os pilares de sustentação de tal edifício poderiam ser colocados em locais ideais com base na análise de radar de penetração no solo do local, e as paredes poderiam ter espessura variável dependendo da sua orientação. Por exemplo, um edifício poderia ter paredes mais espessas, mais isoladas em seu lado norte em climas frios, ou paredes que se afunilam de baixo para cima à medida que seus requisitos de carga diminuem, ou curvas que ajudam a estrutura a suportar ventos.
A criação deste sistema, que os pesquisadores chamam de Plataforma de Construção Digital (PCD), foi motivada pela visão geral do grupo Mediated Matter de projetar prédios sem peças. Essa visão inclui, por exemplo, a combinação de “estrutura e pele”, vigas e janelas, em um único processo de produção e adaptação de vários processos de projeto e construção à medida que a estrutura está sendo construída.
Do ponto de vista arquitetônico, Oxman diz que o projeto “desafia as tipologias tradicionais de construção, como paredes, pisos ou janelas, e propõe que um único sistema poderia ser fabricado usando o DCP que pode variar suas propriedades continuamente para criar elementos parecidos”.
Para este fim, os bicos do novo sistema de impressão 3-D podem ser adaptados para variar a densidade do material a ser vertido, e mesmo para misturar diferentes materiais à medida que avança. Na versão usada nos testes iniciais, o dispositivo criou um invólucro de espuma isolante que seria deixado no lugar após o concreto ser derramado; Materiais de acabamento interiores e exteriores poderiam ser aplicados diretamente à superfície da espuma.

O sistema pode até mesmo criar formas complexas e saliências, como a da foto que equipe demonstrou. Qualquer fiação necessária e encanamento pode ser inserido no molde antes que o concreto é derramado, proporcionando uma estrutura de parede acabado de uma vez. Ele também pode incorporar dados coletados durante o processo, usando sensores embutidos para temperatura, luz e outros parâmetros, assim, é possível fazer ajustes na estrutura e como ela é construída.
Keating diz que a análise da equipe mostra que tais métodos de construção poderiam produzir uma estrutura mais rápida e menos dispendiosa do que os métodos atuais, e também seria muito mais seguro. Além disso, porque as formas e espessuras podem ser otimizadas para o que é necessário estruturalmente, ao invés de ter que combinar o que está disponível em madeira pré-fabricada e Outros materiais, a quantidade total de material necessário poderia ser reduzida.
Enquanto a plataforma representa um avanço de engenharia, observa Oxman. “A capacidade de projetar e fabricar digitalmente estruturas multifuncionais em uma única construção encarna uma mudança da idade da máquina para a idade biológica – de considerar a construção como uma máquina para viver, feita de peças padronizadas, para a construção de um organismo, que é desenvolvido computacionalmente, aditivamente fabricado, e possivelmente biologicamente aumentado. “
“Então, para mim, não é apenas uma impressora”, diz ela, “mas uma maneira totalmente nova de pensar sobre o que fazer, que facilita uma mudança de paradigma na área de fabricação digital e também para o projeto arquitetônico. Nosso sistema aponta para uma visão futura da construção digital que possibilita novas possibilidades em nosso planeta e além. “
Fonte: MIT News

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