Como um método de fabricação aditiva, a impressão 3D tem sido caracterizada pela construção de objetos através da deposição horizontal de material, camada por camada. Isso ainda restringe, no entanto, a fabricação de elementos e limita a forma dos primeiros protótipos dentro da faixa que permite a adição de material em uma única direção, tornando difícil criar formas complexas com curvas suaves.
No entanto, a equipe da disciplina de Tecnologias de Construção Digital na ETH Zurique – integrando design computacional, fabricação digital e novos materiais – tem explorado um método de fabricação aditiva robótica não planar, que facilita a impressão de estruturas finas com dupla curvatura.
Para testar o sucesso da impressão 3D robótica não planar, a equipe criou 'Fluid Forms', uma bela concha de 2 metros de altura e 140 cm de largura, composta de plástico PETG translúcido misturado com tons de azul e prata. Durante o processo de fabricação de quase 3 semanas, o braço robótico seguiu ágeis caminhos de impressão não planares em um design inspirado pela superfície mínima de Costa. Esta família de formas minimiza a área para um limite dado, resultando em uma geometria com propriedades estruturais notáveis. O protótipo é então materializado através de caminhos de impressão alinhados com suas principais direções de curvatura.
Quais são as vantagens desta tecnologia? Além de reduzir a necessidade de suporte sacrificial e impulsionar a economia de material, a impressão 3D não planar melhora a precisão e a qualidade de superfície em áreas de alta curvatura.
Como a equipe explica, "a orientação do caminho de impressão é controlada através de um método de otimização de campo vetorial que foi ajustado para as necessidades e restrições específicas da impressão 3D não planar. Para aumentar a rigidez da estrutura, são introduzidas ondulações que são ortogonais à direção de impressão." A estrutura de 40 peças e 120 quilogramas foi montada através de um método seco usando parafusos para facilitar sua desmontagem e reutilização de suas partes uma vez que a vida útil do projeto tenha acabado.
Esses avanços não apenas maximizam a agilidade da fabricação robótica para alcançar maior produtividade e eficiência, mas também revelam mais explicitamente a lógica da geometria que suporta o elemento final, descobrindo uma camada oculta de informação. "A forma permite olhares surpreendentes enquanto se caminha ao redor, às vezes assumindo o papel de uma fronteira opaca e às vezes de uma cortina transparente. Com isso, oferece uma perspectiva sobre uma arquitetura que borra as fronteiras entre dentro e fora e está cheia de cores e surpresas," eles acrescentam.
Encontre mais informações sobre morfologias em camadas não planares aqui.
Cadeira: Tecnologias de Construção Digital, ETH Zurique
Design e Fabricação: Ioanna Mitropoulou
Orientadores: Prof. Benjamin Dillenburger, Prof. Olga Diamanti, Prof. Amir Vaxman
Suporte Técnico: Tobias Hartmann, Philippe Fleischmann, Matthias Leschok
Documentação: Dominik Vogel, Andrei Jipa
