Manufatura aditiva

O que está impedindo a construção impressa em 3D?

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Recentemente, surgiu a ideia de usar princípios de impressão 3D para construir casas, de forma semelhante à maneira como peças mecânicas são impressas em 3D com plástico ou metal. Em vez de métodos que exigem muita mão de obra, como a alvenaria, uma máquina de impressão 3D automatizada pode montar paredes de concreto rapidamente.

Isso tem sido frequentemente apresentado como o futuro da habitação e da construção. Mas, na prática, os edifícios impressos em 3D ainda são mais uma curiosidade e estão longe de se tornar uma prática padrão emergente na construção.

Um novo estudo realizado por pesquisadores do British College of Applied Studies (Sri Lanka), do Indian Institute of Science, da University of Southern Queensland (Austrália) e da Northumbria University (Reino Unido) identificou o obstáculo remanescente à adoção mais ampla dessa tecnologia.

Eles descobriram que concretos avançados, especificamente projetados para impressão 3D, são importantes, e que a fragmentação regulatória é o maior impedimento ao desenvolvimento comercial em escala.

Eles publicaram suas descobertas na Next Materials1, sob o título “Impressão 3D na construção: Uma revisão abrangente de materiais, métodos, aplicações e critérios de desempenho SAFE”

Construção 3D: Do protótipo à escala comercial

Até agora, a maioria das revisões sobre o uso da manufatura aditiva (“impressão 3D”) na construção focou em materiais ou propriedades mecânicas. Mas isso negligencia as características mais amplas de habitabilidade e segurança que regem a aprovação regulatória e a aceitação pelos ocupantes.

Portanto, uma avaliação melhor é usar a estrutura de critérios de desempenho SAFE:

  • (S) Indicadores de Desempenho Estrutural.
  • (A) Acústica.
  • (F) Resistência ao fogo.
  • (E) Eficiência energética.

“Esta perspectiva de múltiplos riscos está alinhada com a direção das normas emergentes ISO, EN e ASTM para tecnologias de construção inovadoras”

Para isso, os pesquisadores compilaram literatura científica que cobre a tecnologia de impressão 3D na construção e a cruzaram em buscas secundárias com cada qualificador de desempenho SAFE.

Este é um corpo de pesquisa que cresce rapidamente, com cada ano apresentando mais estudos realizados nesta área.

Além da pesquisa acadêmica, os projetos de impressão 3D em escala de construção estão se multiplicando, embora ainda em números pequenos de testes-piloto. Os países líderes são os EUA e a China (mais de 30 projetos), seguidos por países europeus (França, Alemanha, Países Baixos), os Emirados Árabes Unidos, Japão e Austrália.

As diversas tecnologias de impressão 3D em concreto

Embora frequentemente discutida como um conjunto uniforme de tecnologia, a impressão 3D para construção é, na verdade, um conjunto diversificado de tecnologias, cada uma usando diferentes métodos de extrusão e materiais.

As mais comuns são esistemas baseados em extrusão, que dominam a manufatura aditiva em escala de construção. Uma mistura cimentícia bombeável é extrudida através de um bico montado em uma estrutura fixa (“gantry cartesiano”) ou em um braço robótico de múltiplos eixos. O Contour crafting adiciona acabamento superficial por meio de uma asa de desempenadeira montada ao lado do bico.

Outro método são sistemas baseados em leito de pó, semelhantes ao leito de pó usado na impressão 3D de metal. Isso permite a construção sem estruturas de suporte dedicadas, com o pó solto fornecendo o suporte necessário.

Em seguida vem a impressão 3D de concreto injetado, na qual um material cimentício fluido é injetado em um meio de suporte sob medida (um material fluido ou semelhante a gel), em vez de ser depositado camada por camada no ar. Isso permite o uso de misturas altamente fluídas com melhor bombeabilidade e requisitos reduzidos de pressão de extrusão.

Por fim, existem métodos híbridos de construção 3D, por exemplo, usando robôs adicionais de inserção de armaduras ou impressão multimaterial.

Cada uma dessas tecnologias é promissora, mas apenas algumas estão realmente prontas para implantação em larga escala. Em geral, os sistemas baseados em cimento estão muito mais preparados, pois podem aproveitar a cadeia de suprimentos existente e a experiência da indústria da construção.

Em comparação, outros materiais como geopolímeros, compósitos de argila ou compósitos de cânhamo e cal são promissores em termos de perfil ambiental ou secagem rápida, mas ainda estão apenas em fases experimentais. Esses materiais também podem estar longe do ideal no framework SAFE, o que requer tratamentos adicionais.

“Uma limitação chave em termos de desempenho ao fogo é a combustibilidade e alta taxa de liberação de calor da maioria dos termoplásticos, exigindo revestimentos retardantes de chama ou polímeros inerentemente resistentes ao fogo, como o PEEK”

Avaliação SAFE de Construções 3D

Desempenhos Estruturais

O desempenho estrutural de edificações construídas em 3D revela que, ao contrário dos métodos tradicionais, há desempenhos muito diferentes dependendo do tipo de esforço estrutural.

“Ao contrário do concreto fundido, o concreto impresso em 3D (3DPC) apresenta anisotropia inerente decorrente da deposição estratificada, manifestando-se como propriedades mecânicas dependentes da direção e planos de fraqueza entre as camadas.”

Isso impõe um limite rígido à velocidade e à altura máxima da construção. Por esse motivo, parece que o reforço combinado de barras de aço e nanomateriais representa a abordagem mais eficaz para alcançar ductilidade e resistência à tração em conformidade com os códigos nos elementos impressos.

Outro critério de desempenho estrutural é a durabilidade, com edifícios de concreto esperados a durar décadas sem enfraquecimento significativo. A impressão 3D tende a introduzir vazios de ar e porosidade muito mais do que a construção tradicional em concreto.

“As interfaces intercamada tendem a apresentar maior teor de vazios e permeabilidade a gases em relação às zonas maciças, suscitando preocupações quanto à corrosão induzida por carbonatação, penetração de cloretos e suscetibilidade ao congelamento‑descongelamento.”

Vários métodos podem ser usados para resolver esse problema:

  • Projeto de mistura densa, reduzindo a porosidade.
  • Selantes de superfície em condições de exposição agressiva.
  • Materiais cimentícios suplementares (por exemplo, fumaça de sílica ou metacaulim) para reduzir a conectividade dos poros.

Desempenho Acústico

Um critério importante para futuros usuários do edifício, a transmissão sonora é relevante em normas como EN ISO 16283. Contudo, menos de 20 publicações dedicadas foram identificadas na busca sistemática da literatura que abordam essa questão, ilustrando um descompasso relativo entre o desenvolvimento de métodos de construção 3D e os códigos de construção da vida real.

Parece que o concreto de cânhamo‑calcário ou argamassas de cimento Portland (OPC) mais finas apresentam desempenho significativamente inferior aos métodos tradicionais.

Algumas das opções propostas para resolver o problema incluem painéis acústicos de origem biológica como camadas de preenchimento impressas, impressão de cavidades ressonantes periódicas inspiradas em metamateriais acústicos, ou geometrias de células tetracaidecaédron e canais labirínticos, mas todas podem aumentar a complexidade da tarefa de impressão.

Resistência ao Fogo

Esse critério pode ser um golpe fatal para a impressão 3D baseada em polímeros. Não só são inerentemente mais inflamáveis, como a toxicidade da fumaça também é pouco compreendida.

“O PLA impresso em 3D não modificado apresenta ignição rápida e liberação de calor sustentada sob fluxo de calor radiante, muito acima dos limites permissíveis para aplicações estruturais sem formulação retardadora de chama, revestimentos intumescentes ou alternativas preenchidas com cerâmica.”

Entretanto, com exceção dos componentes impressos em 3D baseados em polímeros, outros métodos de impressão 3D apresentam desempenho notavelmente bom em resistência ao fogo, inclusive quando comparados ao Concreto de Ultra‑Alta Performance (UHPC).

A única questão real pode estar nos elementos impressos com seção oca, que podem aumentar a vulnerabilidade ao fogo. O preenchimento de seções ocas com concreto isolante leve, lã mineral ou espuma intumescente pode restaurar a resistência ao fogo para uma classificação aceitável.

Eficiência Energética

A literatura existente mostra que edifícios impressos em 3D superam o UHPC em termos de isolamento térmico e até excedem substancialmente os valores exigidos para montagens de paredes energeticamente eficientes segundo a EN 12524 para alguns materiais, como a mistura de cânhamo‑calcário, que ainda atendem aos requisitos térmicos típicos das normas nacionais de construção.

Com reduções no uso de material de 35–60% para elementos estruturais impressos em 3D em relação à construção convencional em moldagem in situ, o método também é mais eficiente em termos de material e energia durante a construção.

Entretanto, o processo de impressão introduz demandas energéticas adicionais provenientes de sistemas de compressão, acionamentos robóticos e equipamentos de aquecimento, reduzindo os benefícios líquidos do ciclo de vida em 10–25% dependendo da matriz energética e da velocidade de impressão.

Além disso, a impressão otimizada de concreto 3D com agregado reciclado reduz as emissões de carbono ao longo do ciclo de vida em até 53,1% em comparação com a construção convencional de fôrmas.

O Futuro da Construção 3D

Até o momento, a habitação residencial, especialmente casas individuais, é a que melhor se adequa ao nível atual de maturidade tecnológica da construção 3D com concreto ou materiais adjacentes. Também próximos estão os trabalhos de infraestrutura e as aplicações de ajuda em desastres.

O maior obstáculo para a implantação da impressão 3D em escala na construção é a falta de normas, códigos e estruturas regulatórias harmonizados. Como a técnica existe em uma ampla variedade de subtecnologias e materiais, é difícil avaliar antecipadamente o desempenho futuro em termos de conforto, segurança e integridade estrutural.

Por isso, os autores do estudo consideram que um programa coordenado de normas multissetoriais, direcionado aos quatro domínios SAFE, é urgentemente necessário.

Essa necessidade é ainda mais aguda em relação ao desempenho acústico, já que o tema quase não foi estudado.

Além de uma melhor definição das normas de construção, a indústria também deve avançar em algumas outras direções:

  • Impressão de múltiplos materiais, que oferece a rota mais promissora para satisfazer simultaneamente os quatro critérios SAFE dentro de um único conjunto de parede. Mas o controle de processo para extrusão de múltiplos materiais ainda é imaturo e exigirá mais R&D.
  • Integração da economia circular no nível de formulação de mistura, que está avançando rapidamente, para usar substituição de subprodutos industriais em 100%.
  • Previsão de eficiência energética na fase de projeto do edifício, o que pode representar um argumento comercial sólido.

Investindo em Construção com Impressão 3D

CEMEX

CEMEX é uma empresa multinacional mexicana de materiais de construção com forte presença em toda as Américas. Fundada em 1906, tornou‑se uma das maiores empresas de materiais de construção do mundo, fabricando e distribuindo cimento, concreto pronto, agregados e soluções de urbanização, destacando‑se por estar envolvida a construção de Torres Rise, o arranha‑celos mais alto da América Latina, com 484 metros (1,588 feet).

Fonte: CEMEX

O negócio principal da CEMEX está na produção de cimento e concreto pronto, com os EUA e o México como seus mercados centrais. A região EMEA (Europa, Oriente Médio, África) também é importante, enquanto o restante da América Latina e as ilhas do Caribe são menos relevantes.

Fonte: CEMEX

A partir de sua força no cimento tradicional, a CEMEX também está se preparando para o potencial da construção com impressão 3D. Notavelmente, investiu na fabricante de impressoras de construção COBOD, pioneira em edifícios impressos em 3D.

“Trabalhando com a COBOD, a CEMEX desenvolveu uma experiência de cliente na construção com impressão 3D que supera tudo o que foi oferecido no passado. Nossos esforços de inovação nos posicionam na vanguarda das novas tecnologias que contribuem para construir um futuro melhor.”

Gonzalo Galindo, Chefe da CEMEX Ventures

COBOD e CEMEX também desenvolveram conjuntamente o D.fab, uma família proprietária de aditivos, que permite ao concreto adquirir forma instantaneamente.

Isso torna a CEMEX uma opção para investidores obterem exposição ao mercado de ações por meio de uma bolsa suportada e a força de uma empresa de vários bilhões de dólares, em vez de uma startup de impressão 3D mais arriscada. A longo prazo, também é possível que a tecnologia de construção com impressão 3D se torne comoditizada, mas que misturas especiais proprietárias, aprovadas por regulamentações, serão a peça valiosa da cadeia de suprimentos.

É claro que isso também significa que os retornos das ações da empresa estarão intimamente ligados à eficiência operacional de seu negócio principal, que os investidores desejarão compreender em profundidade.

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Últimas Notícias e Desenvolvimentos das Ações da CEMEX (CX)

Estudo Referenciado

1. Kajeenthan Kamalaseelan. Impressão 3D na construção: Uma revisão abrangente de materiais, métodos, aplicações e critérios de desempenho SAFE. Next Materials. outubro de 2026. Artigo: 103494. Volume 13. 10.1016/j.nxmate.2026.103494

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Jonathan é um ex‑pesquisador bioquímico que trabalhou em análise genética e ensaios clínicos. Ele agora é analista de ações e escritor financeiro com foco em inovação, ciclos de mercado e geopolítica em sua publicação 'The Eurasian Century'.