Revolucionando a Construção: Impressão 3D Acelera e Reduz Custos

A indústria da construção está mudando, devido à impressão 3D tornando mais barato e rápido construir edifícios e outras estruturas, automatizando processos de construção usando soluções robóticas que extrudam concreto. Nos últimos cinco anos, a impressão 3D na construção (3DCP) começou a acompanhar a proliferação de aplicações de manufatura aditiva e melhorias vistas em outras indústrias, como saúde e industrial, mudando fundamentalmente uma das maiores indústrias do mundo.

Entendendo a Indústria de Impressão 3D na Construção

Impressoras 3D usadas para construção geralmente se enquadram em duas categorias: configurações estilo gantry e braços robóticos, sendo a primeira a solução dominante para impressão no local de estruturas de edifícios inteiros. Além disso, os players na indústria de impressão 3D na construção são categorizados por serem exclusivamente provedores de tecnologia (como COBOD International); provedores turnkey de ponta a ponta que também atuam como empreiteiros, usando seus próprios materiais proprietários; ou até mesmo como Empreiteiros Gerais que gerenciam toda a construção de novos edifícios do início ao fim.

O uso de impressão 3D na construção tem crescido rapidamente nos últimos cinco anos, não apenas em termos de edifícios feitos, mas também no tipo de edifícios ou estruturas sendo feitos. Para citar alguns exemplos e aplicações de 3DCP, as máquinas da COBOD sozinhas foram usadas por parceiros para imprimir edifícios de um, dois e três andares até 4.100 pés² (ex: Grupo PERI). Construíram escolas (Holcim/14 Trees), bases de torres de turbinas eólicas a 30 pés (GE Renewable Energy) e muitas outras estruturas em seis continentes.

Para habitação residencial, que tem sido a área de maior interesse até agora, a 3DCP aborda até no máximo 45% do custo total de construção do edifício. Isso ocorre porque alguns tipos de custo ainda não podem ser abordados pela tecnologia de impressão: estes incluem acabamento/superfícies, janelas, portas e componentes ocultos, como mecânicos, elétricos ou hidráulicos. Para aplicações mais comerciais e industriais, como torres de turbinas eólicas, a tecnologia abrange uma porcentagem muito maior, até 80% do custo total.

Com o mercado de 3DCP ainda em sua infância, estimativas de tamanho de mercado para a indústria são prematuras demais para confiar. No entanto, devido ao tamanho do mercado de construção, se a 3DCP fosse usada em apenas 0,01% dos canteiros de obras, o tamanho do mercado ainda seria massivo.

Por que a Impressão 3D na Construção Está Decolando?

Existem quatro benefícios-chave da 3DCP: automação, velocidade, sustentabilidade aprimorada e liberdade de design adicionada. Aqui abordarei apenas as duas primeiras vantagens.

Automação reduzindo custos: A indústria da construção está entre os setores menos automatizados/digitalizados de todos, com grande potencial para aumentar a produtividade. De 1947 a 2010 nos EUA, a produtividade aumentou 8x na manufatura e 16x na agricultura, enquanto a construção mal viu ganhos de produtividade. Como consequência disso e de outros fatores, o custo de aquisição de uma casa aumentou dramaticamente nos últimos anos, gerando parcialmente um descompasso cada vez maior entre oferta e demanda, com os EUA sozinhos enfrentando uma lacuna de quatro milhões de casas. A situação piora lately com aumentos dramáticos nos preços de materiais (ex: madeira e aço) e uma falta geral de mão de obra qualificada. Embora a 3DCP sozinha não possa resolver todos esses problemas estruturais, automatizar processos reduz custos abordando a escassez de mão de obra, com as impressoras exigindo apenas 3 pessoas para operar. Recentemente, soluções também foram desenvolvidas, entre outros pela COBOD, pelas quais é possível usar concreto comum para 3DCP (em vez de argamassas muitas vezes mais caras), um dos materiais de construção mais baratos do mundo.

Velocidade aprimorada para execução mais rápida de projetos: Devido à experiência aumentada com o domínio do uso da tecnologia 3DCP por mais e mais empresas, não estamos longe de ver as paredes de uma casa típica de 2.000 pés² sendo impressas em 3D em apenas cinco dias úteis. Fazer o mesmo com métodos convencionais, como estrutura de madeira ou alvenaria, levaria consideravelmente mais tempo e envolveria mais trabalhadores. Como exemplo da curva de aprendizado fácil da 3DCP, em 2020 levou ao parceiro PERI Group 36 dias para imprimir em 3D seu primeiro edifício, uma casa de 2 andares e 1.700 pés² na Alemanha. Isso equivale a fazer aproximadamente 50 pés² por dia. Quando completaram seu segundo projeto alguns meses depois, um edifício muito maior de 3 andares, 4.100 pés², unidade de cinco apartamentos, reduziram o tempo de impressão para apenas 21 dias, equivalente a aproximadamente 200 pés² por dia. Eles quadruplicaram sua produtividade do primeiro para o segundo projeto. Quão mais longe eles reduzirão o tempo de impressão ao executar seu 10º projeto? E o projeto número 100? Com apenas uma duplicação da produtividade — e isso parece altamente provável baseado nos resultados até agora — a meta de cinco dias úteis para um edifício de 2.000 pés² será alcançada em breve.

O Futuro da Impressão 3D na Construção

A 3DCP naturalmente enfrenta barreiras para liberar seu pleno potencial, como códigos/ normas de construção atualizados e qualificação da mão de obra. No entanto, estamos certos de que a tecnologia levará a indústria da construção de uma curva tecnológica S para a próxima, trazendo consigo os benefícios mencionados e mais.

Compare os primeiros laptops e telefones móveis dos anos 1980 com seus equivalentes hoje: a 3DCP embarcará em uma jornada semelhante de melhoria e uso generalizado experimentada por estas outras tecnologias inovadoras, impulsionada por três fatores. Primeiro, as impressoras se tornarão mais confiáveis e rápidas. Segundo, as impressoras 3D aumentarão em escala, permitindo projetos maiores. Assim, é provável que dentro de um ano começaremos a ver impressoras capazes de imprimir edifícios com até cinco ou até seis andares. Terceiro, novos casos de uso serão desenvolvidos, ex: maior foco em edifícios e estruturas comerciais, não apenas habitação residencial, onde a tecnologia 3DCP pode abordar uma parcela maior do custo total.