Applied Research Associates, uma empresa de pesquisa e engenharia sediada no Novo México, concedeu quase 3,5 milhões de dólares à Universidade do Arkansas para estudar as opções mais práticas para a impressão em 3D com concreto para as forças armadas americanas.

A equipa docente irá trabalhar para identificar os melhores padrões de design e materiais indígenas que podem ser utilizados em projectos de construção horizontal (tais como a criação de bueiros, paredes T e barreiras Jersey), bem como desenvolver instruções de impressão para robôs móveis que podem ser implantados rapidamente no local.

Michelle Barry, uma professora associada de engenharia civil, será a principal investigadora da bolsa de dois anos. Wenchao Zhou, um professor associado de engenharia mecânica, e Cameron Murray, um professor assistente de engenharia civil, servirão como co-PIs.

Barry, que supervisiona o Laboratório de Investigação de Materiais Granulares, terá uma série de responsabilidades. Entre elas estará a explorar novas estruturas de materiais e configurações geométricas para optimizar o desempenho e eficiência. Isto incluirá o exame de estruturas biomiméticas – o que significa que elas imitam designs naturais, tais como padrões de favos de mel – que podem reduzir o uso de materiais enquanto aumentam a força.

Barry também irá catalogar e caracterizar uma gama de solos indígenas para determinar a sua aptidão para incorporação no betão. A ideia é que uma força expedicionária será capaz de implantar e fazer uso de materiais locais na construção horizontal em vez de enviar cimento e agregados através de grandes distâncias. Em vez disso, a força teria um catálogo conveniente de receitas de misturas de betão adaptadas às condições locais com a garantia de que pode ser bombeado através de bicos e impresso em 3D com os robôs necessários no local.

Murray, especialista em betão, ajudará na análise da composição do betão, bem como nos testes em larga escala das formas experimentais.

Zhou, que é o director do Laboratório Avançado de Fabrico, Modelação e Materiais na U de A, é também o co-fundador da AMBOTS, uma empresa de arranque local que desenvolve “tecnologia de fabrico de enxames”. O trabalho de Zhou será supervisionar a conversão do CAD modelos criados pela equipa em instruções de máquina. Isto é mais fácil de dizer do que de fazer, pois envolverá o estabelecimento de caminhos de impressão para uma gama de materiais e desenhos, e eventualmente a incorporação de vários robôs.

AMBOTS irá liderar o desenvolvimento de software para a construção de robôs de impressão 3D. Espera-se que os robôs trabalhem independentemente, bem como colectivamente e sejam capazes de se adaptar a diferentes misturas. Outras considerações incluem assegurar um alto grau de precisão na impressão de trabalhos em grande escala, o desenvolvimento de uma plataforma móvel que pode ser implantada rapidamente numa série de ambientes e a capacidade de alimentar o sistema em geral.

Tanto os estudantes graduados do laboratório da Zhou como os empregados da AMBOTS irão conduzir o trabalho.

Conseguir fazer um protótipo em dois anos é uma tarefa difícil, mas Barry prevê mobilizar até 18 estudantes graduados, estudantes pós-doutorados e técnicos de investigação, bem como acolher mais professores no projecto. Os fundos do prémio serão também utilizados para adquirir uma impressora 3D de grande formato, bem como equipamento adicional para a caracterização do solo e do betão.

Barry indicou que a utilização de solos indígenas tem sido uma área de interesse para ela há algum tempo, em grande parte devido ao menor impacto no ambiente.

“Os humanos têm vindo a construir com solos há milhares de anos, mas os solos de impressão em 3D permitem-nos usar os solos de formas novas e excitantes. Podemos construir estruturas ou estradas em áreas de alívio de desastres”, disse ela, “onde você está apenas trazendo um equipamento porque pode não ser capaz de trazer outros materiais de construção”. Se os solos locais funcionarem, você imprime com eles por enquanto, as pessoas ficam abrigadas e depois, uma vez que não é necessário, dissolve-se de volta à paisagem original”.

O projecto é também uma grande oportunidade para o AMBOTS demonstrar o que pode fazer.

“Estamos entusiasmados por ter a oportunidade de trabalhar com a ARA e aproveitar os seus conhecimentos e experiência na indústria para desenvolver capacidades de impressão 3D de vanguarda”, disse Zhou. “Esta bolsa permitir-nos-á investir em investigação e desenvolvimento, impulsionando a inovação da nossa tecnologia de impressão 3D e desbloqueando novas possibilidades para o futuro da construção e de outras indústrias”.

O sub prémio de 3,5 milhões de dólares vem como parte de um prémio maior de 12 milhões de dólares que a ARA recebeu do Centro de Investigação e Desenvolvimento de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos.

Saiba mais sobre Applied Research Associates em ara.com.

Para mais informações sobre a Universidade do Arkansas, por favor visite uark.edu.