A Universidade Estadual de Londrina (UEL) avança no desenvolvimento de tecnologias inovadoras para a construção civil com a instalação e o início da operação de duas impressoras 3D de grande porte no campus universitário. A iniciativa amplia as possibilidades de pesquisa em manufatura aditiva de materiais cimentícios, com aplicações que abrangem desde a produção de mobiliário urbano até o desenvolvimento de sistemas construtivos modulares voltados à construção de moradias para pessoas em condição de vulnerabilidade e ao atendimento de situações emergenciais.

Com a implantação dessa intraestrutura, a UEL se torna a única instituição de ensino superior do estado a contar com equipamentos desse porte em operação em ambiente de pesquisa e inovação tecnológica.

Os equipamentos estão instalados no Ékonus – Laboratório de Tecnologia 3D, vinculado ao Centro de Tecnologia e Urbanismo (CTU). A aquisição das impressoras foi viabilizada por recursos governamentais, por intermédio da Secretaria da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior (Seti), com financiamento do Fundo Paraná.

A adequação do espaço físico foi realizada por meio de parceria público-privada com a construtora Pacaembu. A colaboração possibilitou a reforma e adequação do local para abrigar os equipamentos e dar início as atividades do laboratório.

Infraestrutura e desenvolvimento tecnológico

O laboratório conta com duas impressoras 3D desenvolvidas pela fabricante espanhola Be More 3D. A instalação e a montagem dos equipamentos ocorreram em setembro, com acompanhamento técnico de profissionais da empresa fabricante.

A impressora de menor porte possui área útil de impressão de 1 m × 1 m e é destinada principalmente aos estudos experimentais, à avaliação de misturas cimentícias e à produção de protótipos. Já o equipamento principal apresenta estrutura modular apoiada sobre trilhos, com capacidade de impressão em uma área de até 5 m × 9 m, dimensão suficiente para executar as paredes de uma edificação residencial de aproximadamente 45 m². Em função das condições físicas atuais do laboratório, o equipamento opera em uma configuração de 5 m × 7 m.

Sob a coordenação da professora Berenice Martins Toralles, do Departamento de Construção Civil do CTU, a equipe desenvolve pesquisas voltadas à formulação, caracterização e aplicação de materiais cimentícios adequados ao processo de impressão 3D, associando o conhecimento científico à experimentação prática.

Entre as atividades em andamento, destaque para a fabricação de dois módulos sanitários públicos adaptados para pessoas com deficiência. A escolha dessa tipologia permite investigar aspectos construtivos presentes em edificações habitacionais, como a execução de aberturas, a integração de instalações elétricas e hidrossanitárias e a estabilidade dos elementos impressos.

“Por que o banheiro e não a moradia? Porque a moradia seria executada de forma modular já o banheiro será executado de forma contínua e tem a complexidade de uma moradia: tem instalações hidráulicas, elétricas e aberturas “, explica a professora.

Os módulos sanitários terão 2,30 metros de altura e, após a impressão e o período necessário para a cura do material, serão içados e transportados para instalação em seu local definitivo. O projeto também conta com a colaboração do grupo de pesquisa coordenado pela professora Camila Atem do Departamento de Construção Civil no desenvolvimento de uma proposta de cobertura verde.

Aplicação em situações de emergência

Paralelamente, a equipe já produziu protótipos funcionais de bancos urbanos com geometria em arco e trabalha no desenvolvimento de uma linha de mobiliário urbano, incluindo mesas, vasos e lixeiras, que poderá ser utilizada em espaços do campus e em áreas de convivência da comunidade.

Um dos principais desafios científicos associados à impressão 3D na construção civil está no desenvolvimento de materiais cimentícios capazes de atender simultaneamente às exigências do processo de fabricação e os requisitos de desempenho mecânico dos elementos construídos.

Toralles explica que diferentemente do concreto empregado em processos convencionais, o material utilizado na impressão 3D precisa apresentar propriedades específicas, como fluidez adequada para o bombeamento e a extrusão, manutenção da geometria após a deposição e capacidade de suportar o peso das camadas subsequentes sem apresentar deformações excessivas.

Nesse contexto, as pesquisas realizadas no laboratório envolvem o desenvolvimento de dosagens e a avaliação das propriedades reológicas e mecânicas das misturas, buscando estabelecer condições adequadas para a fabricação automatizada de componentes construtivos. “A impressora é a base de cimento e esse material tem uma certa complexidade. Agora nós estamos imprimindo na impressora menor o material que nós mesmos estamos desenvolvendo”, ressalta a coordenadora da pesquisa.

Além das aplicações em mobiliário e equipamentos urbanos, uma das principais perspectivas do grupo é o desenvolvimento de soluções construtivas voltadas ao atendimento de pessoas em condição de vulnerabilidade, especialmente em situações de emergência decorrentes de desastres naturais e eventos climáticos extremos.

Pesquisa em andamento

Uma pesquisa de doutorado em desenvolvimento investiga a utilização de sistemas modulares produzidos por impressão 3D de materiais cimentícios, com foco na concepção paramétrica dos componentes, em suas propriedades mecânicas e no comportamento estrutural das conexões entre os módulos.

A proposta considera a fabricação dos elementos em ambiente controlado, por meio de produção off-site, seguida de sua organização, transporte e montagem no local de implantação. Essa estratégia busca contribuir para a redução do tempo de execução das obras, a racionalização do uso de materiais e a disponibilização mais ágil de moradias temporárias em regiões afetadas por situações emergenciais.

A pesquisa integra estudos de modelagem paramétrica, simulação computacional do comportamento estrutural e avaliação mecânica dos componentes, além de experimentações em escala real. O objetivo é estabelecer parâmetros técnicos e construtivos que contribuam para o desenvolvimento de sistemas modulares seguros, eficientes e compatíveis com as particularidades da impressão 3D em materiais cimentícios.

Identidade, interdisciplinaridade e integração

A implantação do laboratório representa também a integração entre diferentes áreas do conhecimento dentro da Universidade. A denominação Ékonus – Laboratório de Tecnologia, Habitação e Equipamentos Urbanos por Impressão 3D, assim como a criação de sua identidade visual, resulta de um trabalho desenvolvido em parceria com o Departamento de Design (CECA) da UEL, sob orientação do professor Antonio Barizon.

A colaboração envolveu o desenvolvimento do nome e da identidade visual do laboratório, capaz de representar sua atuação nas áreas de tecnologia, inovação e construção civil. A apresentação oficial da identidade visual e está prevista para ser divulgada em breve.

“A iniciativa evidencia a importância da interdisciplinaridade na pesquisa universitária, ao associar os conhecimentos técnicos da engenharia às competências do design na comunicação e na representação da identidade de um ambiente de pesquisa e desenvolvimento tecnológico”, comenta Toralles.

As atividades de pesquisa relacionadas à impressão 3D na UEL vêm sendo desenvolvidas desde 2018 e reúnem atualmente cerca de dez integrantes, entre docentes, estudantes de graduação em Arquitetura, Engenharia Civil e Engenharia Elétrica, bolsistas de Iniciação Científica e pesquisadores vinculados a programas de mestrado e doutorado.

Essa articulação entre diferentes áreas favorece o desenvolvimento de soluções que consideram não apenas a viabilidade técnica e o desempenho mecânico dos materiais, mas também questões relacionadas à funcionalidade, à produção, à aplicação e à inserção social das tecnologias desenvolvidas.

Transferência de tecnologia

Com a consolidação da infraestrutura e o avanço das pesquisas experimentais, o Ékonus busca ampliar sua atuação como ambiente de referência para o desenvolvimento de tecnologias de impressão 3D aplicadas à construção civil. Ao integrar infraestrutura tecnológica, pesquisa científica e colaboração interdisciplinar, a UEL fortalece sua contribuição para o avanço da manufatura aditiva na construção civil e para o desenvolvimento de soluções que possam atender às necessidades da sociedade, especialmente no acesso a moradias dignas para pessoas em condição de vulnerabilidade.

Entre as perspectivas futuras estão a oferta de serviços tecnológicos especializados, o estabelecimento de novas parcerias com empresas do setor produtivo e a cooperação com administrações públicas municipais para o desenvolvimento de soluções construtivas e urbanísticas. “A expectativa é que os conhecimentos produzidos contribuam para a inovação dos processos construtivos, a formação de profissionais qualificados e o desenvolvimento de alternativas de construção com maior eficiência produtiva, desempenho técnico e segurança estrutural”, conclui a professora.

*Assessora especial na Coordenadoria de Comunicação/UEL – FOTOS: André Ridão.