De acordo com o Science Daily, uma equipe de pesquisa liderada por engenheiros da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Virgínia é pioneira no aprimoramento de concreto impresso em 3D com nanofibrilas de celulose (CNF), um material à base de plantas. As descobertas da equipe serão publicadas na edição de setembro de 2024 da Cement and Concrete Composites.
“As melhorias que vimos tanto na capacidade de impressão quanto nas medidas mecânicas sugerem que a incorporação de nanofibrilas de celulose em materiais comerciais imprimíveis pode levar a práticas de construção mais resilientes e ecológicas mais cedo ou mais tarde”, disse Osman E. Ozbulut, professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.
Edifícios de concreto impressos em 3D oferecem benefícios como construção rápida e precisa, potencialmente usando materiais reciclados, custos de mão de obra reduzidos e menos desperdício. Este método também permite designs intrincados que a construção tradicional luta para alcançar. No entanto, as opções de materiais imprimíveis são atualmente limitadas, e questões sobre sua sustentabilidade e durabilidade persistem.
“Estamos lidando com objetivos contraditórios”, disse Ozbulut. “A mistura tem que fluir bem para uma fabricação suave, mas endurecer em um material estável com propriedades críticas, como boa resistência mecânica, ligação entre camadas e baixa condutividade térmica.”
Nanofibrilas de celulose, derivadas de polpa de madeira, são renováveis e de baixo impacto. Conhecido na indústria como CNF, esse material mostra forte potencial como aditivo para melhorar a reologia (propriedades de fluxo) e a resistência mecânica de compósitos impressos em 3D.
Antes do estudo meticuloso conduzido pela equipe liderada pela Universidade da Virgínia no Laboratório de Infraestrutura Avançada e Resiliente de Ozbulut, a influência do CNF em compósitos impressos em 3D convencionais não era clara. “Hoje, muita tentativa e erro são necessários para projetar misturas”, disse Ozbulut. “Estamos abordando a necessidade de mais ciência de qualidade para entender melhor os efeitos de diferentes aditivos para melhorar o desempenho de estruturas impressas em 3D.”
Experimentando com quantidades variadas de aditivo CNF, a equipe, liderada por Ozbulut e Ugur Kilic, um ex-aluno de doutorado da UVA, descobriu que adicionar pelo menos 0,3% de CNF melhorou significativamente o desempenho do fluxo. A análise microscópica das amostras endurecidas revelou melhor ligação do material e integridade estrutural.
Testes posteriores no laboratório de Ozbulut mostraram que os componentes impressos em 3D aprimorados com CNF resistiram a tração, flexão e compressão. Para saber mais sobre os componentes acesse o site.
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