Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) desenvolveu a capacidade de imprimir em 3D um banheiro sem mobília em menos de um dia.

Após a impressão, o banheiro é equipado com acessórios de toalete para se tornar uma unidade pré-fabricada, pronto para uso em projetos de construção. Seu interior inclui uma pia, espelho, banho, vaso sanitário, paredes e piso de cerâmica, completo com drenos e tubulação ocultos.

Isso poderia ajudar as empresas a construir unidades de banheiro pré-fabricadas (PBU) cerca de 30% mais rápido e 30% mais leve do que as PBUs atuais.

Nos últimos quatro anos, a equipe de pesquisa se concentrou no desenvolvimento de uma mistura especial de concreto que é fluida o suficiente para fluir através das mangueiras e do bico de impressão, ainda assim, pode endurecer rápido o suficiente para que a próxima camada possa ser impressa. Além de garantir uma qualidade de impressão consistente, o produto final também deve ser tão resistente quanto o concreto convencional.

O processo de impressão leva metade do tempo necessário para a construção de uma unidade de banheiro convencional que utiliza fundição de concreto. Os acessórios, ladrilhamento e acabamento normalmente levam mais cinco dias.

Esta inovação foi desenvolvida por uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo Prof Tan Ming Jen do Centro de Impressão 3D da NTU, em parceria com a Sembcorp Design and Construction, e Sembcorp Architects &Engineers.

O Centro de Impressão 3-D de Cingapura foi criado pela National Research Foundation (NRF) de Cingapura, para conduzir pesquisa e desenvolvimento em tecnologia de impressão 3-D, e acelerar a adoção da tecnologia pelas empresas.

Sr. Lim Tuang Liang, Diretor Executivo de Pesquisa, Escritório de Coordenação de Inovação e Empresa na National Research Foundation (NRF) Cingapura, disse:"A força de Cingapura em tecnologias de fabricação avançadas está se aprofundando não apenas na área de pesquisa, mas também na adoção e implantação dessas tecnologias por nossas empresas. Este último projeto entre a NTU e a Sembcorp é a prova de nossa forte pesquisa e capacidade de tradução em impressão 3-D. Estamos entusiasmados em promover mais colaborações entre nossos institutos de pesquisa e empresas orientadas para a inovação para impulsionar a adoção de tecnologias-chave no setor de manufatura. "

Esta Prova de Conceito visa melhorar a produtividade da indústria de construção civil de Cingapura por meio do uso de métodos de fabricação digitais e robóticos para reduzir a necessidade de mão de obra qualificada e mão de obra qualificada.

Desde 2014, tem sido um requisito para todos os sites residenciais de Venda de Terrenos Governamentais (GLS) em Cingapura usar unidades de banheiro pré-fabricadas (PBU) em seu processo de construção.

PBUs são geralmente moldados de concreto e totalmente pré-montados externamente com todos os acabamentos e acessórios necessários, pronto para ser levantado e instalado em um projeto de construção.

Ao deslocar a maior parte da fabricação fora do local para o ambiente controlado de uma fábrica, PBUs geram economia de tempo e mão de obra de cerca de 60 por cento, em comparação com a construção no local, que era a prática antes de 2014. Também há um melhor controle sobre os materiais e o processo de pré-fabricação, resultando em acabamentos de maior qualidade e menor desperdício.

O professor Assoc Tan disse que a impressão 3D de uma unidade de banheiro pode ajudar os fabricantes a reduzir pela metade o tempo de produção e, ao mesmo tempo, reduzir os custos de transporte. emissões de carbono e desperdício de materiais. Menos espaço é necessário para criar e armazenar o mesmo número de PBUs na Cingapura, que tem poucos terrenos, já que as PBUs convencionais levam cerca de duas semanas antes de estarem prontas.

"Por ser capaz de imprimir sob demanda, as empresas podem economizar em seus custos de estoque, bem como custos de mão de obra, já que eles não precisam manter tanto estoque e seus funcionários podem ser realocados para tarefas de nível superior. Esta abordagem melhora a segurança do local de trabalho, já que robôs estão fazendo a construção da unidade do banheiro, "Prof Tan explicou.

Er Lie Liong Tjen, líder de equipe da Sembcorp Design and Construction, e Sembcorp Architects &Engineers disse:"A tecnologia de impressão 3-D permite que o concreto seja impresso e personalizado. A forma complicada de uma PBU e suas paredes podem ser desenvolvidas e impressas em um ritmo mais rápido para satisfazer as necessidades de clientes individuais, sem cofragem ou moldes são necessários, enquanto a construção convencional de PBUs com painéis de concreto ou de parede leve sempre limita as possibilidades de design. Além disso, A impressão 3-D pode construir perfis curvilíneos em vez de formas retilíneas. "

Como o banheiro é impresso em 3D

A equipe multidisciplinar composta por pesquisadores de várias disciplinas, como mecânica, engenharia civil e de materiais, arquitetura e robótica, teve que primeiro desenvolver misturas de concreto especiais que pudessem ser impressas em 3D. Novas misturas incluem materiais de construção verdes, como geopolímeros, que são feitos de resíduos de cinzas volantes.

Para habilitar a impressão, a equipe também teve que desenvolver novos sistemas de impressão e controle que pudessem combinar a taxa de fluxo do bico com as propriedades de endurecimento do concreto.

A impressão foi então realizada em uma única construção usando um braço robótico KUKA de 6 eixos, que tem um alcance de cerca de 6 metros de diâmetro. A mistura de concreto especialmente projetada foi alimentada para misturadores e bombeada para fora de um bico montado no braço robótico, depositar o material camada por camada de acordo com a planta digital.

Para economizar material e obter economia de peso de até 30 por cento, as paredes da PBU foram impressas em forma de rede W, que emprestou resistência adicional à estrutura final.

A equipe de pesquisa imprimiu e equipou duas PBUs. Uma medindo 1,62 m (C) x 1,5 m (L) x 2,8 m (A) foi impressa em apenas 9 horas, enquanto a segunda PBU medindo 2 m (C) x 2,6 m (L) x 2,8 m (A) foi impressa em 12 horas.

Ao longo de todo o processo, Os pesquisadores da NTU trabalharam em estreita colaboração com os engenheiros da Sembcorp, que deu insumos industriais e comentou sobre os resultados da pesquisa, bem como recursos e materiais fornecidos para a impressão 3D. Eles também instalaram acabamentos arquitetônicos e acessórios de encanamento nas duas PBUs impressas e auxiliaram na logística geral.

Atende ou excede os padrões da indústria

A maior PBU impressa em 3D já passou por testes rigorosos da indústria, com os resultados mostrando que ele atendeu à resistência e robustez exigidas, conforme especificado no Padrão de Cingapura SS492:2001.

Atualmente está sendo submetido a testes de absorção de água e resistência ao fogo como parte dos requisitos da estrutura de aceitação de PBU do Building Innovation Panel (BIP).

O BIP é uma plataforma interagências que acelera o desenvolvimento e implementação de métodos viáveis, processos, soluções, tecnologias ou materiais - para cobrir soluções além daquelas que aumentam a produtividade para qualquer tipo de inovação que possa melhorar o ambiente construído de Cingapura.

A tecnologia e o know-how empregados neste projeto multidisciplinar são protegidos por uma Divulgação de Tecnologia arquivada pela empresa de inovação e empresa da NTU, NTUitive, e é propriedade conjunta da universidade e da Sembcorp.

Seguindo em frente, a equipe está ansiosa para obter as aprovações necessárias para os testes da Autoridade de Construção e Construção de Cingapura (BCA) e para comercializar a tecnologia por meio de licenciamento ou de uma empresa spin-off.