A impressão 3D na construção abrange diversas tecnologias (principalmente extrusão camada por camada e processos com ligantes) aplicadas ao fabrico de elementos e edifícios. Entre as potenciais vantagens apontadas na literatura estão a redução dos prazos de execução, menor dependência de mão de obra e utilização mais eficiente de materiais, com possibilidade de redução de desperdícios; No entanto, análises acadêmicas recentes enfatizam que a evidência comparativa de custos e produtividade continua a depender do caso e que a tecnologia "ainda não atingiu todo o seu potencial." Em 2020, surgiram propostas que procuram automatizar tarefas adicionais para além da deposição - configurando uma “segunda geração” - através de plataformas robóticas que integram a impressão com operações complementares (manuseio, perfuração/corte, colocação ou inspeção) e a utilização de sensores e IA, com o objetivo de melhorar a eficiência do processo.[1] Como exemplo desta segunda abordagem, a Evocons desenvolve uma plataforma robótica multifuncional que integra a impressão 3D de concreto com outras operações automatizadas que visam acelerar o processo e os acabamentos. Em 2024-2025, vários meios de comunicação relataram projetos e demonstrações em Espanha, incluindo a inauguração de um edifício construído com impressão 3D, robótica e inteligência artificial com acabamentos automatizados e certificação de acordo com a regulamentação espanhola.[3][4][5] Este desenvolvimento está associado à patente EP3733354B1.
História
O desenvolvimento tecnológico relacionado a esta técnica começou na década de 1960, com o bombeamento de concreto e espumas de isocianato.[6] No final da década de 1990, começaram os experimentos com a construção de casas impressas em 3D através da extrusão de concreto a partir de um robô controlado por computador e em 2014 a primeira casa impressa em 3D foi feita nas margens dos canais de Amsterdã.[7][8] Esta casa não foi impressa em 3D em sua totalidade, mas sim em 3D. as peças foram impressas separadamente e posteriormente montadas para criar a estrutura final da casa. O principal material de construção foi o bioplástico, um tipo de plástico derivado de plantas ou outros materiais biológicos em vez de petróleo.[9][8].
A primeira casa pré-fabricada impressa inteiramente em 3D está na Holanda, na cidade de Eindhoven. Esta casa foi habitada pela primeira vez em abril de 2021 e faz parte de um projeto de construção denominado Project Milestone, levado a cabo pela Universidade de Tecnologia de Eindhoven, pelo município de Eindhoven e pelas empresas Van Wijnen, Saint-Gobain Weber Beamix, Vesteda"), e Witteveen + Bos"), cujo objetivo é construir cinco moradias como a acima mencionada. O processo de construção durou 120 horas. Primeiro foi construída uma base no terreno e posteriormente a cobertura juntamente com vários detalhes que deram forma à construção. O cimento foi aplicado por meio de um grande braço robótico que funcionou seguindo as instruções do arquiteto. A casa tem área de 95 metros quadrados e é composta por 24 peças de concreto. As seguintes casas do Projeto Milestone foram planejadas para serem mais complexas arquitetonicamente e terem vários andares.[10][11].
Impressão 3D robótica in-situ
Introdução
Em geral
A impressão 3D na construção abrange diversas tecnologias (principalmente extrusão camada por camada e processos com ligantes) aplicadas ao fabrico de elementos e edifícios. Entre as potenciais vantagens apontadas na literatura estão a redução dos prazos de execução, menor dependência de mão de obra e utilização mais eficiente de materiais, com possibilidade de redução de desperdícios; No entanto, análises acadêmicas recentes enfatizam que a evidência comparativa de custos e produtividade continua a depender do caso e que a tecnologia "ainda não atingiu todo o seu potencial." Em 2020, surgiram propostas que procuram automatizar tarefas adicionais para além da deposição - configurando uma “segunda geração” - através de plataformas robóticas que integram a impressão com operações complementares (manuseio, perfuração/corte, colocação ou inspeção) e a utilização de sensores e IA, com o objetivo de melhorar a eficiência do processo.[1] Como exemplo desta segunda abordagem, a Evocons desenvolve uma plataforma robótica multifuncional que integra a impressão 3D de concreto com outras operações automatizadas que visam acelerar o processo e os acabamentos. Em 2024-2025, vários meios de comunicação relataram projetos e demonstrações em Espanha, incluindo a inauguração de um edifício construído com impressão 3D, robótica e inteligência artificial com acabamentos automatizados e certificação de acordo com a regulamentação espanhola.[3][4][5] Este desenvolvimento está associado à patente EP3733354B1.
História
O desenvolvimento tecnológico relacionado a esta técnica começou na década de 1960, com o bombeamento de concreto e espumas de isocianato.[6] No final da década de 1990, começaram os experimentos com a construção de casas impressas em 3D através da extrusão de concreto a partir de um robô controlado por computador e em 2014 a primeira casa impressa em 3D foi feita nas margens dos canais de Amsterdã.[7][8] Esta casa não foi impressa em 3D em sua totalidade, mas sim em 3D. as peças foram impressas separadamente e posteriormente montadas para criar a estrutura final da casa. O principal material de construção foi o bioplástico, um tipo de plástico derivado de plantas ou outros materiais biológicos em vez de petróleo.[9][8].
A empresa americana Mighty Buildings, Inc. pretende construir a primeira comunidade de energia líquida zero usando impressão 3D em uma área de dois hectares em Rancho Mirage, Califórnia. Esta empresa sediada em Oakland "Oakland (Califórnia)") cresceu durante a pandemia de Covid-19 devido à procura cada vez maior de habitações unifamiliares[12] e planeia construir 15 casas equipadas com painéis solares que sejam autossuficientes em energia. O projeto será realizado com a ajuda do incorporador imobiliário californiano Basil Starr, CEO da Palari, e tem um orçamento de US$ 15 milhões. Cada casa custará cerca de US$ 100 mil e terá três quartos, dois banheiros e quintais. Além disso, estarão disponíveis outras configurações que contam com residência secundária e outras facilidades como portas de carregamento de veículos elétricos. O preço dessas casas comissionadas variará entre US$ 559.000 e US$ 950.000.[11].
Atualmente, a literatura académica indica que, embora a impressão 3D possa reduzir o tempo e o material na fase de deposição, a competitividade global em comparação com os métodos convencionais permanece dependente do caso. Persistem desafios no controle de qualidade, integração de reforços, conformidade/padronização regulatória e, principalmente, em itens de trabalho subsequentes, como instalações e acabamentos, que concentram tempo e custo quando apenas o envelope é impresso.[13].
Da mesma forma, estudos de adoção em mercados emergentes e em contratos públicos apontam para barreiras institucionais e de mercado, custos iniciais de equipamento e I&D, falta de formação especializada, quadros de licitação e critérios de sustentabilidade ainda imaturos, que condicionam a difusão da tecnologia em escala.[14].
Com base nestas limitações, na década de 2020 tomou forma uma “segunda geração” de soluções que procura automatizar mais tarefas do ciclo de construção: plataformas robóticas capazes de imprimir e, além disso, realizar operações complementares através da mudança de ferramentas e da integração sensor/IA, com o objetivo de melhorar a eficiência do processo e o retorno do investimento.[13].
Como exemplo desta segunda abordagem, a Evocons desenvolve uma plataforma robótica multifuncional que integra a impressão 3D de concreto com outras operações automatizadas que visam acelerar o processo e acabamentos, automatizando até 60% do processo construtivo. Os meios de comunicação técnicos e gerais recolheram demonstrações e projetos recentes na Gran Canaria com certificação de acordo com a regulamentação espanhola. Este desenvolvimento está associado a uma tecnologia patenteada (patente EP3733354B1).[4][5].
Em outubro de 2024, a Câmara Municipal de Agüimes publicou o concurso "Centro de Formação La Goleta - Proposta de edifício executada em impressão 3D" (arquivo 2024/8177N).[15][16] De acordo com a comunicação municipal recolhida pela imprensa, foi apresentada como a primeira iniciativa promovida por uma administração pública na Europa para executar um edifício municipal com esta tecnologia; O documento também estipulou um grau mínimo de automação, enquadrando a licitação como um passo de confiança institucional para a implantação de soluções de construção automatizadas de nova geração.[16][15].
Técnicas de impressão 3D
Criação de contorno
Processo baseado em impressora 3D que tem capacidade de imprimir peças grandes. Funciona através de uma cabeça de impressão que se move horizontal e verticalmente seguindo as instruções do computador através do arquivo GCODE. A cabeça extrusa concreto de secagem rápida camada por camada e possui uma pá externa para melhorar o acabamento. Com esse sistema, uma casa de 185 m² pode ser construída em 24 horas, incluindo janelas e instalações elétricas e de água.[17].
Formato D
Sistema que se caracteriza por poder imitar facilmente formas de pedra que lembram a natureza. Usando o D-Shape você pode fazer uma casa de uma só vez, do porão ao telhado. A impressora é composta por uma moldura de alumínio de 6x6 metros que se move no eixo Z ao longo de quatro pilares que são movidos por motores e uma cabeça de impressão de 300 bicos. O processo baseia-se na aplicação específica de areia e um ligante que endurece após 24 horas, criando uma composição semelhante ao cimento Sorel.[17].
Impressão de concreto
Este sistema baseado em concreto pode criar formas e tamanhos mais diversos do que os anteriores. Porém, como o cabeçote da impressora não possui pás de extrusão, o acabamento é de qualidade inferior.[17].
Máquinas de impressão 3D
Suspensão de cabo
Sistema que consiste em uma cabeça suspensa no ar e sustentada por cabos cujo movimento é controlado por motores. As vantagens deste método são que é uma solução fácil de transportar e é capaz de imprimir em grandes superfícies.[7].
braço robótico
Sistema que permite uma impressão mais versátil que a anterior porque é realizada por braços robóticos com seis graus de liberdade. O sistema de extrusão é o mesmo de outros sistemas, mas é limitado pelo raio do braço robótico.[7].
Mini robôs
Construção utilizando pequenos robôs com rodas e grande capacidade de movimentação que constroem o edifício “grão a grão”. Sistema ideal para construir em áreas de difícil acesso, mas que atualmente é difícil de realizar devido à falta de conhecimento sobre como coordenar corretamente os robôs.[17][7].
Robô multifuncional
Plataformas robóticas que integram a impressão 3D com outras operações de construção através da mudança de ferramentas (por exemplo, vazamento e nivelamento, tratamentos de acabamento, manipulação de materiais, corte/perfuração ou fresagem leve de superfícies), suportadas por sensores e IA. Esta abordagem procura abranger itens subsequentes que limitam a competitividade dos sistemas exclusivamente de impressão, e faz parte da transição para uma "segunda geração" descrita na literatura técnica.[13][1] Como exemplo que integra impressão com operações adicionais, a Evocons apresentou uma plataforma robótica multifuncional com demonstrações e projetos em Espanha, com certificação de acordo com a regulamentação espanhola.[4][5] Além disso, no ecossistema europeu existem soluções complementares destinadas a tarefas de construção específicas que refletem esta convergência para robôs polivalentes, como BauBot (Fischer), que automatiza perfuração e marcação,[18] ou o nLink Mobile Drilling Robot para perfuração em telhados.[19][19].
[2] ↑ a b Wolfs, Rob (2023). «The status quo of 3D concrete printing: are we there yet?». RILEM Technical Letters (en inglés) 8: 182-189. doi:10.21809/rilemtechlett.2023.197.: https://letters.rilem.net/index.php/rilem/article/view/197
[6] ↑ Papanek (1971). Design for the Real World. ISBN 978-0897331531.
[7] ↑ a b c d Castro Mingorance, C. (2021). Impresión 3D como método constructivo alternativo, la Casa Henfel (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).
[13] ↑ a b c Wolfs, Rob J.M. (2023). «The status quo of 3D concrete printing: are we there yet?». RILEM Technical Letters (en inglés) 8: 182-189. doi:10.21809/rilemtechlett.2023.197.: https://letters.rilem.net/index.php/rilem/article/view/197
[14] ↑ Shivendra, B.T.; Shahaji; Sharath Chandra, S.; Singh, A.K.; Kumar, R.; Kumar, N.; Tantri, A.; Naganna, S.R. (2024). «A Path towards SDGs: Investigation of the Challenges in Adopting 3D Concrete Printing in India». Infrastructures (en inglés) 9 (9): 166. doi:10.3390/infrastructures9090166.: https://www.mdpi.com/2412-3811/9/9/166
[20] ↑ a b Amado Soriano, S. (2019). Diseño de una impresora 3D para la construcción de viviendas (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).
A primeira casa pré-fabricada impressa inteiramente em 3D está na Holanda, na cidade de Eindhoven. Esta casa foi habitada pela primeira vez em abril de 2021 e faz parte de um projeto de construção denominado Project Milestone, levado a cabo pela Universidade de Tecnologia de Eindhoven, pelo município de Eindhoven e pelas empresas Van Wijnen, Saint-Gobain Weber Beamix, Vesteda"), e Witteveen + Bos"), cujo objetivo é construir cinco moradias como a acima mencionada. O processo de construção durou 120 horas. Primeiro foi construída uma base no terreno e posteriormente a cobertura juntamente com vários detalhes que deram forma à construção. O cimento foi aplicado por meio de um grande braço robótico que funcionou seguindo as instruções do arquiteto. A casa tem área de 95 metros quadrados e é composta por 24 peças de concreto. As seguintes casas do Projeto Milestone foram planejadas para serem mais complexas arquitetonicamente e terem vários andares.[10][11].
A empresa americana Mighty Buildings, Inc. pretende construir a primeira comunidade de energia líquida zero usando impressão 3D em uma área de dois hectares em Rancho Mirage, Califórnia. Esta empresa sediada em Oakland "Oakland (Califórnia)") cresceu durante a pandemia de Covid-19 devido à procura cada vez maior de habitações unifamiliares[12] e planeia construir 15 casas equipadas com painéis solares que sejam autossuficientes em energia. O projeto será realizado com a ajuda do incorporador imobiliário californiano Basil Starr, CEO da Palari, e tem um orçamento de US$ 15 milhões. Cada casa custará cerca de US$ 100 mil e terá três quartos, dois banheiros e quintais. Além disso, estarão disponíveis outras configurações que contam com residência secundária e outras facilidades como portas de carregamento de veículos elétricos. O preço dessas casas comissionadas variará entre US$ 559.000 e US$ 950.000.[11].
Atualmente, a literatura académica indica que, embora a impressão 3D possa reduzir o tempo e o material na fase de deposição, a competitividade global em comparação com os métodos convencionais permanece dependente do caso. Persistem desafios no controle de qualidade, integração de reforços, conformidade/padronização regulatória e, principalmente, em itens de trabalho subsequentes, como instalações e acabamentos, que concentram tempo e custo quando apenas o envelope é impresso.[13].
Da mesma forma, estudos de adoção em mercados emergentes e em contratos públicos apontam para barreiras institucionais e de mercado, custos iniciais de equipamento e I&D, falta de formação especializada, quadros de licitação e critérios de sustentabilidade ainda imaturos, que condicionam a difusão da tecnologia em escala.[14].
Com base nestas limitações, na década de 2020 tomou forma uma “segunda geração” de soluções que procura automatizar mais tarefas do ciclo de construção: plataformas robóticas capazes de imprimir e, além disso, realizar operações complementares através da mudança de ferramentas e da integração sensor/IA, com o objetivo de melhorar a eficiência do processo e o retorno do investimento.[13].
Como exemplo desta segunda abordagem, a Evocons desenvolve uma plataforma robótica multifuncional que integra a impressão 3D de concreto com outras operações automatizadas que visam acelerar o processo e acabamentos, automatizando até 60% do processo construtivo. Os meios de comunicação técnicos e gerais recolheram demonstrações e projetos recentes na Gran Canaria com certificação de acordo com a regulamentação espanhola. Este desenvolvimento está associado a uma tecnologia patenteada (patente EP3733354B1).[4][5].
Em outubro de 2024, a Câmara Municipal de Agüimes publicou o concurso "Centro de Formação La Goleta - Proposta de edifício executada em impressão 3D" (arquivo 2024/8177N).[15][16] De acordo com a comunicação municipal recolhida pela imprensa, foi apresentada como a primeira iniciativa promovida por uma administração pública na Europa para executar um edifício municipal com esta tecnologia; O documento também estipulou um grau mínimo de automação, enquadrando a licitação como um passo de confiança institucional para a implantação de soluções de construção automatizadas de nova geração.[16][15].
Técnicas de impressão 3D
Criação de contorno
Processo baseado em impressora 3D que tem capacidade de imprimir peças grandes. Funciona através de uma cabeça de impressão que se move horizontal e verticalmente seguindo as instruções do computador através do arquivo GCODE. A cabeça extrusa concreto de secagem rápida camada por camada e possui uma pá externa para melhorar o acabamento. Com esse sistema, uma casa de 185 m² pode ser construída em 24 horas, incluindo janelas e instalações elétricas e de água.[17].
Formato D
Sistema que se caracteriza por poder imitar facilmente formas de pedra que lembram a natureza. Usando o D-Shape você pode fazer uma casa de uma só vez, do porão ao telhado. A impressora é composta por uma moldura de alumínio de 6x6 metros que se move no eixo Z ao longo de quatro pilares que são movidos por motores e uma cabeça de impressão de 300 bicos. O processo baseia-se na aplicação específica de areia e um ligante que endurece após 24 horas, criando uma composição semelhante ao cimento Sorel.[17].
Impressão de concreto
Este sistema baseado em concreto pode criar formas e tamanhos mais diversos do que os anteriores. Porém, como o cabeçote da impressora não possui pás de extrusão, o acabamento é de qualidade inferior.[17].
Máquinas de impressão 3D
Suspensão de cabo
Sistema que consiste em uma cabeça suspensa no ar e sustentada por cabos cujo movimento é controlado por motores. As vantagens deste método são que é uma solução fácil de transportar e é capaz de imprimir em grandes superfícies.[7].
braço robótico
Sistema que permite uma impressão mais versátil que a anterior porque é realizada por braços robóticos com seis graus de liberdade. O sistema de extrusão é o mesmo de outros sistemas, mas é limitado pelo raio do braço robótico.[7].
Mini robôs
Construção utilizando pequenos robôs com rodas e grande capacidade de movimentação que constroem o edifício “grão a grão”. Sistema ideal para construir em áreas de difícil acesso, mas que atualmente é difícil de realizar devido à falta de conhecimento sobre como coordenar corretamente os robôs.[17][7].
Robô multifuncional
Plataformas robóticas que integram a impressão 3D com outras operações de construção através da mudança de ferramentas (por exemplo, vazamento e nivelamento, tratamentos de acabamento, manipulação de materiais, corte/perfuração ou fresagem leve de superfícies), suportadas por sensores e IA. Esta abordagem procura abranger itens subsequentes que limitam a competitividade dos sistemas exclusivamente de impressão, e faz parte da transição para uma "segunda geração" descrita na literatura técnica.[13][1] Como exemplo que integra impressão com operações adicionais, a Evocons apresentou uma plataforma robótica multifuncional com demonstrações e projetos em Espanha, com certificação de acordo com a regulamentação espanhola.[4][5] Além disso, no ecossistema europeu existem soluções complementares destinadas a tarefas de construção específicas que refletem esta convergência para robôs polivalentes, como BauBot (Fischer), que automatiza perfuração e marcação,[18] ou o nLink Mobile Drilling Robot para perfuração em telhados.[19][19].
[2] ↑ a b Wolfs, Rob (2023). «The status quo of 3D concrete printing: are we there yet?». RILEM Technical Letters (en inglés) 8: 182-189. doi:10.21809/rilemtechlett.2023.197.: https://letters.rilem.net/index.php/rilem/article/view/197
[6] ↑ Papanek (1971). Design for the Real World. ISBN 978-0897331531.
[7] ↑ a b c d Castro Mingorance, C. (2021). Impresión 3D como método constructivo alternativo, la Casa Henfel (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).
[13] ↑ a b c Wolfs, Rob J.M. (2023). «The status quo of 3D concrete printing: are we there yet?». RILEM Technical Letters (en inglés) 8: 182-189. doi:10.21809/rilemtechlett.2023.197.: https://letters.rilem.net/index.php/rilem/article/view/197
[14] ↑ Shivendra, B.T.; Shahaji; Sharath Chandra, S.; Singh, A.K.; Kumar, R.; Kumar, N.; Tantri, A.; Naganna, S.R. (2024). «A Path towards SDGs: Investigation of the Challenges in Adopting 3D Concrete Printing in India». Infrastructures (en inglés) 9 (9): 166. doi:10.3390/infrastructures9090166.: https://www.mdpi.com/2412-3811/9/9/166
[20] ↑ a b Amado Soriano, S. (2019). Diseño de una impresora 3D para la construcción de viviendas (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).