Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) desenvolveu uma tecnologia pela qual dois robôs podem trabalhar em uníssono para imprimir em 3D uma estrutura de concreto. Este método de impressão 3-D simultânea, conhecido como impressão de enxame, abre caminho para que uma equipe de robôs móveis imprima estruturas ainda maiores no futuro. Desenvolvido pelo Professor Assistente Pham Quang Cuong e sua equipe no Centro de Impressão 3-D de Cingapura da NTU, esta nova tecnologia multi-robô é relatada em Automação na Construção . O cientista da NTU também estava por trás do projeto Ikea Bot no início deste ano, em que dois robôs montaram uma cadeira Ikea em cerca de nove minutos.

Usando uma mistura de cimento especialmente formulada adequada para impressão 3-D, este novo desenvolvimento permitirá projetos de concreto exclusivos, atualmente impossíveis com a fundição convencional. As estruturas também podem ser produzidas sob demanda e em um período muito mais curto.

Atualmente, A impressão 3D de grandes estruturas de concreto requer impressoras enormes que são maiores em tamanho do que os objetos impressos, o que é inviável, uma vez que a maioria dos canteiros de obras tem restrições de espaço. Usando vários robôs móveis que podem imprimir em 3-D em sincronia significa que grandes estruturas e fachadas especialmente projetadas podem ser impressas em qualquer lugar, desde que haja espaço suficiente para os robôs se movimentarem no local de trabalho.

Os robôs NTU imprimiram em 3-D uma estrutura de concreto medindo 1,86 m x 0,46 m x 0,13 m em oito minutos. Demorou dois dias para endurecer e uma semana para atingir sua resistência total antes de estar pronto para instalação.

“Imaginamos uma equipe de robôs que podem ser transportados para um local de trabalho, imprimir grandes peças de estruturas de concreto e, em seguida, passar para o próximo projeto, uma vez que as peças foram impressas, "explicou Asst Prof Pham da Escola de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da NTU.

"Esta pesquisa se baseia no conhecimento que adquirimos com o desenvolvimento de um robô para a montagem autônoma de uma cadeira Ikea. Mas este último projeto é mais complexo em termos de planejamento, execução, e em uma escala muito maior. "

Imprimir estruturas de concreto simultaneamente com dois robôs móveis foi um grande desafio, já que ambos os robôs têm que se mover para o lugar e imprimir suas peças sem colidir um com o outro. Imprimir a estrutura de concreto em segmentos também não é aceitável, já que as juntas entre as duas partes não irão aderir adequadamente se o concreto não se sobrepor durante o processo de impressão. Esse processo de várias etapas começa mapeando o design a ser impresso e atribuindo uma parte específica da impressão a um robô. Em seguida, ele usa um algoritmo especial para garantir que cada um dos braços do robô não colida durante a impressão simultânea.

Usando o posicionamento de localização preciso, os robôs então se movem para o lugar e imprimem as peças em bom alinhamento, garantindo que as juntas entre as partes separadas sejam sobrepostas. Finalmente, a mistura e o bombeamento da mistura de concreto líquido especializado devem ser misturados uniformemente e sincronizados para garantir a consistência. Professor Chua Chee Kai, diretor executivo do Singapore Centre for 3-D Printing, disse que as tecnologias disruptivas da Indústria 4.0, como a manufatura aditiva, podem ser ainda mais avançadas quando combinadas com outras tecnologias inovadoras como a robótica, AI, ciência dos materiais e técnicas de fabricação verdes.

"Este projeto de impressão com vários robôs é altamente interdisciplinar, exigindo que os roboticistas trabalhem com cientistas de materiais para fazer concreto imprimível. Para alcançar o resultado final de uma estrutura de concreto forte, tivemos que combinar sua experiência com engenheiros mecânicos e especialistas em engenharia civil. Esta inovação demonstra para a indústria o que é viável agora, e prova o que é possível no futuro se formos criativos no desenvolvimento de novas tecnologias para aumentar a construção convencional e métodos de construção. "

Seguindo em frente, a equipe de pesquisa da NTU analisará a integração de ainda mais robôs para imprimir estruturas em maior escala, otimizando o algoritmo de impressão para um desempenho consistente e melhorando o material de concreto para uma cura mais rápida.