50 000 USD em financiamento de investigação para impressão 3D de betão

Uma proposta de investigação de Benay Gürsoy, professor assistente de arquitetura na PennStateA PennState, Inc., recebeu cerca de 50 000 dólares como beneficiária do Collaborative Design Research Fund 2023-24 da Stuckeman School, que apoia a colaboração na inovação do design.

O objetivo do projeto é ultrapassar os desafios da impressão 3D de estruturas de betão para reduzir o impacto ambiental da construção residencial. Gürsoy, que é também diretor do Laboratório de Forma e Matéria (ForMat) no Centro Stuckeman para a Computação de Design (SCDC), está a trabalhar com uma equipa interdisciplinar da Escola Stuckeman da Faculdade de Artes e Arquitetura e da Faculdade de Engenharia para atingir este objetivo.

No entanto, a precisão e o controlo oferecidos pelos braços robóticos na produção de estruturas de betão atingem os seus limites quando se trata de detetar e reagir ao ambiente. Na sua proposta, a equipa do ForMat Lab – em colaboração com o Additive Construction Lab (AddConLab) e o Control and Autonomous Robotics Lab (CARL) – irá digitalizar e reconstruir o ambiente de trabalho do robô. Inicialmente, isto será feito em pequenas aplicações de produção assistida por robôs e, mais tarde, será aplicado a processos de impressão 3D de betão em grande escala. Um componente importante deste sistema foi desenvolvido por Özgüç Çapunaman, investigador do laboratório ForMat e estudante de doutoramento em arquitetura, no âmbito da sua tese de doutoramento.

O projeto, intitulado “A Vision-Based Sensing Framework for Adaptive Robotic Additive Manufacturing of Concrete on Indefinite Surfaces and Real-Time Monitoring of the 3D Printing Process”, é também uma parte central da tese de doutoramento de Paniz Farrokhsiar, membro do ForMat Lab e do AddConLab. A tese expande a sua tese de mestrado, que concluiu em 2020 sob a supervisão de Gürsoy.

“O betão é um dos materiais de construção mais utilizados a nível mundial e contribui com até 8% das emissões globais de dióxido de carbono”, explicou Farrokhsiar. “Ao imprimir betão em 3D, podemos reduzir o tempo de construção e os resíduos, o que é mais sustentável do que as práticas convencionais. No entanto, o processo de impressão 3D traz desafios críticos que afectam a estabilidade estrutural e a qualidade das estruturas de betão impressas em 3D.”

De acordo com os investigadores, o sistema desenvolvido permitirá a reconstrução digital precisa e o registo do ambiente de trabalho antes das operações com ferramentas robóticas. Permitirá a impressão 3D de betão em superfícies indeterminadas, a monitorização em tempo real do processo de impressão 3D, o ajuste em tempo real do sistema para correção de erros e a impressão 3D sem forma. Este sistema é uma contribuição importante para o esforço contínuo do Laboratório AddCon no sentido de desenvolver meios para monitorizar e controlar automaticamente o processo de impressão de betão.

Os investigadores principais envolvidos no projeto são José Pinto Duarte, diretor do SCDC e Stuckeman Chair in Design Innovation, Sven Bilén, professor de design de engenharia, engenharia eléctrica e aeroespacial, e Donald Ebeigbe, professor assistente de engenharia eléctrica e diretor do CARL na Escola de Engenharia Eletrotécnica e Informática.