PROJETOS

ENTIDADES BENEFICIÁRIAS

O projeto TherBlock3Dp está a ser desenvolvido em parceria pelas seguintes entidades: Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FE/UP) e Itecons.

O projeto será desenvolvido em estreita colaboração com a TU/e - Eindhoven University of Technology e com o MIT - Massachusetts Institute of Technology.

OBJETIVO PRINCIPAL | O projeto TherBlock3Dp pretende desenvolver um bloco em alvenaria de betão com elevado desempenho térmico usando a tecnologia de impressão 3D.

ENQUADRAMENTO

Nas últimas décadas, os processos construtivos têm-se baseado fundamentalmente no trabalho manual, o que é um dos motivos pelos quais a indústria da construção é considerada de baixa tecnologia e baixo índice de inovação.

Quando comparada aos métodos tradicionais como a moldagem de betão moldes, a construção em impressão 3D (c3Dp) revelou importantes vantagens económicas, ambientais e operacionais, como redução do tempo de construção e do desperdício, customização em massa e formas arquitetónicas complexas. Além disso, a c3Dp é apontada como uma tendência promissora do futuro na transformação digital na indústria, devido à potencial associação da impressão 3D com o Building Information Modeling (BIM) e com a inteligência artificial (AI).

PRINCIPAIS OBJETIVOS

O projeto exploratório TherBlock3D tem como principal objetivo desenvolver um bloco em alvenaria de betão com elevado desempenho térmico usando a tecnologia de impressão 3D. Pretende-se assim explorar o comportamento térmico de elementos de construção fabricados aditivamente, encontrando medidas / soluções para o melhorar. Para isso, será avaliada a incorporação de materiais isolantes térmicos e diferentes geometrias. Numa primeira etapa a solução básica de bloco em alvenaria de betão será impressa e testada em laboratório para avaliação das suas propriedades térmicas e mecânicas. Os resultados experimentais serão usados ​​como dados de entrada num modelo de simulação numérica de transferência de calor em regime estacionário e transiente. O mesmo modelo será então usado para otimizar o comportamento térmico do bloco, alterando a geometria e os materiais da solução básica. Por fim, pretende-se que a solução otimizada seja impressa de forma a ser possível realizar novos testes para validação dos resultados numéricos.

ATIVIDADES DO PROJETO E RESULTADOS ESPERADOS

• Tarefa 1 - Análise higrotérmica de blocos 3D existentes.
• Tarefa 2 - Novas melhorias de desempenho térmico em soluções de impressão 3D (geometria e materiais).
• Tarefa 3 - Disponibilidade de impressão 3D de um novo bloco térmico.
• Tarefa 4 - Disseminação.

PRINCIPAIS RESULTADOS ALCANÇADOS

• Caracterização experimental das propriedades físicas de misturas/materiais a serem usados na impressão 3D de blocos de alvenaria de betão;
• Definição e impressão 3D de soluções de blocos de alvenaria de betão com materiais de isolamento térmico;
• Caracterização experimental;
• Simulação numérica em regime estático e dinâmico.

LISTA DE COMUNICAÇÕES

• Pessoa, S., Jesus, M., Guimarães, A.S., Lucas, S.S., Simões, N., Upcoming Challenges on the Application of Thermal Insulation in 3d Printed Building Elements, CEES2021 – International Conference – Construction, Energy, Environment and Sustainability, 12-15, Coimbra, Portugal, October 2021.
• Jesus, M., Pessoa, S., Guimarães, A.S., Delgado, J.M.P.Q., Simões, N., Tadeu, A., Serra, C.L., Prata, J., Reinhart, C., Lucas, S.S., TherBlock3Dp – 3D Printing Thermal Blocks, MPP Annual Conference, Matosinhos, Portugal, 20 September, 2021. (Poster)
• Guimarães, A.S., Delgado, J.M.P.Q., Lucas, S.S., Thermal and Environmental Benefits of 3D Printing on Building Construction, DSL-2021 – 17th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids, Malta, 28 June - 02 July, 2021. (Poster)
• Guimarães, A.S., Delgado, J.M.P.Q., Lucas, S.S., Additive Manufacturing on Building Construction, DSL-2021 – 17th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids, Malta, 28 June - 02 July, 2021. (Poster)
• Pessoa, S., Jesus, M., Rangel, C., Guimarães, A.S., Lucas, S.S., Simões, N., Preliminary study of the application of thermal mortar in 3D printed concrete walls, Digital Concrete 2022 – 3rd RILEM International Conference on Digital Fabrication with Concrete, Loughborough University, UK, June 27-29, 2022. (Abstract)
• Jesus, M., Teixeira, J., Alves, J.L., Rangel, B., Pessoa, S., Guimarães, A.S., Potential Use of Sugarcane Bagasse Ash in Cementitious Mortars for 3D Printing, Digital Concrete 2022 – 3rd RILEM International Conference on Digital Fabrication with Concrete, Loughborough University, UK, June 27-29, 2022. (Abstract)

LISTA DE PUBLICAÇÕES

• Pessoa, S., Guimarães, A.S., Lucas, S.S., Simões, N., 3D printing in the construction industry - A systematic review of the thermal performance in buildings, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 141, 110794, 2021.
• Guimarães, A.S., Delgado, J.M.P.Q., Lucas, S.S., Advanced Manufacturing in Civil Engineering, Energies, 14(15), 2021.

Teses de Mestrado:

• June 2021 - Luisa Guida (UP/FEUP – MPRINCE) - DESENVOLVIMENTO DE UM MANUAL DE SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS DE ENVIDRAÇADOS. SOLUÇÕES PARA CONSTRUÇÃO TRADICIONAL VS CONSTRUÇÕES IMPRESSAS EM 3D – Supervisor: Guimarães, A.S.
• June 2021 - Bruno Duarte (UP/FEUP – MIEC) - IDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE RESÍDUOS TERMICAMENTE EFICIENTES QUE POSSAM CONTRIBUIR PARA O ISOLAMENTO TÉRMICO DE EDIFÍCIOS – SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS IMPRESSAS EM 3D – Supervisor: Guimarães, A.S. and suport of Jesus, M.
• September 2021 - Pedro Paulo (UP/FEUP – MIEC) - CATÁLOGO DE SOLUÇÕES ATIVAS E PASSIVAS PARA A CONSTRUÇÃO DE CASAS TERMICAMENTE AUTÓNOMAS. CONSTRUÇÃO TRADICIONAL VS CONSTRUÇÃO COM RECURSO A IMPRESSÃO 3D – Supervisors: Guimarães, A.S. and Delgado, J.M.P.Q.
• Started in october 2021 – José Miguel Martins (UC) – SOLUÇÕES DE IMPRESSÃO 3D MELHORADAS TERMICAMENTE – Supervisors: Simões, N., Guimarães, A.S.

VER INFORMAÇÃO FCT