Lâmina enrolada por robô: um material de construção sustentável para o futuro

Imagem: Divulgação

Pesquisadores da Universidade de Kassel desenvolveram um processo que utiliza lâminas de madeira de 0,5 milímetro de espessura enroladas e coladas por robôs da ABB
Essas construções leves podem acrescentar andares a edifícios existentes e modernizar estruturas
Método envolve a criação de elementos de teto e pilares de suporte a partir de lâminas de madeira enroladas, resultando em propriedades otimizadas de suporte de carga. Essa abordagem sustentável oferece uma alternativa aos materiais de construção tradicionais.

Agosto de 2024 – Quando os engenheiros imaginam uma construção moderna e leve, geralmente vêm à mente o carbono e a fibra de vidro. No entanto, pesquisadores da Universidade de Kassel introduziram uma abordagem inovadora usando lâminas de madeira de 0,5 milímetro de espessura enroladas e coladas por robôs. Esse método permite construções de alta resistência, estáveis e extremamente leves, oferecendo novas possibilidades para a arquitetura sustentável.

O processo envolve a criação de elementos de teto e pilares de suporte a partir de madeira laminada enrolada. Essas estruturas são excepcionalmente leves, o que as torna ideais para adicionar andares a edifícios existentes ou modernizar e ampliar estruturas. A madeira, por ser um recurso renovável, desempenha um papel fundamental na construção sustentável.

Desafios complexos, produção controlada por robô

A madeira laminada mantém as propriedades microestruturais da madeira original, permitindo construções estáveis com espessura e peso mínimos. A fita de folheado (48 mm de largura e 0,5 mm de espessura) deve ser aplicada sem dobras ou vincos e colada com alta pressão. O alinhamento preciso da direção natural do grão dentro dos componentes é essencial para a eficácia do suporte de carga. Diferentemente da construção tradicional, não é possível usar prensas, o que exige altas forças de tração durante a aplicação.

Os robôs da ABB são usados para desenvolvimento e produção. Os robôs executam movimentos complexos e variáveis para enrolar a fita de folheado em torno do elemento de fôrma. Os algoritmos sincronizam os movimentos do braço do robô com o movimento rotacional do corpo bruto que está sendo enrolado. A aplicação garante a tensão ideal e usa cola de madeira de poliuretano para a adesão.

Complexidade tridimensional

Trabalhar com precisão milimétrica em estruturas tridimensionais complexas é um desafio. Cada camada tem dimensões distintas, o que exige a aplicação exata da fita de madeira. É como embrulhar uma tira de papel ao redor de um vaso sem criar vincos—um processo bastante delicado.

Esse método inovador que combina sustentabilidade, construção leve e controle preciso de robôs para criar estruturas de madeira de alta resistência está abrindo possibilidades para a criatividade arquitetônica e métodos de construção eficientes em termos de recursos.

Grasshopper: O Editor de Modelagem Algorítmica

O Grasshopper capacita os designers com uma abordagem de programação visual. Diferentemente dos métodos de modelagem tradicionais, ele permite que os usuários criem modelos montando “nós” (componentes) e conectando-os com “fios”. A mágica está no design parametrizado — as alterações nos parâmetros têm um efeito imediato na modelagem, permitindo ajustes dinâmicos.

Desenvolvido pelo Prof. Eversmann e sua equipe, o plug-in “Robot Components“ é de código aberto. Ele se integra perfeitamente aos robôs da ABB, permitindo o planejamento intuitivo e a simulação de processos de construção em modelos 3D. Além disso, ele gera automaticamente o código do programa para o controle preciso do robô. Os testes de segurança são facilitados por meio do ABB RobotStudio, permitindo que os alunos refinem seus códigos virtualmente e evitem contratempos onerosos no mundo real.

A otimização da precisão é crucial. As medições absolutas garantem a precisão necessária para o processamento de lâminas. Inicialmente, dois robôs industriais compactos ABB IRB 1200 foram usados para a produção de modelos. Posteriormente, as experiências foram transferidas para sistemas maiores — dois IRB 4600 — por meio da competição “BBSR Research Prototype“. O IRB 4600 apresenta superfície e raio de interferência mínimos, permitindo o posicionamento próximo às peças de trabalho. Seu impressionante alcance (até 2,55 metros) facilita aplicações versáteis.

Rumo a perfis de fachada sustentáveis

O sucesso do controle algorítmico e orientado por parâmetros inspira novos desenvolvimentos. O objetivo final: perfis de fachada sustentáveis que reduzam a dependência do alumínio, um material com uma pegada de carbono significativa.

Em resumo, essa abordagem interdisciplinar — combinando desenvolvimento de software, robótica e artesanato — inaugura uma nova era para o processamento de madeira.

Um compromisso mútuo com a sustentabilidade e a inovação

A Universidade de Kassel estabeleceu uma forte parceria com a ABB Robótica, aproveitando sua tecnologia de ponta para fins de pesquisa. Ao contrário das aplicações tradicionais, em que os robôs são usados para tarefas rotineiras, a universidade explora novas maneiras de aprimorar os processos de construção e o projeto arquitetônico. A ABB Robótica apoia ativamente essa visão, fornecendo componentes de hardware e assistência especializada.

Os robôs da ABB oferecem uma precisão inigualável na fabricação de componentes. Ao contrário dos métodos de construção convencionais, que geralmente exigem ajustes no local, esses robôs produzem peças perfeitas diretamente. O resultado? Processos de construção simplificados e retrabalho reduzido. Além disso, a integração de algoritmos 3D permite a criação de formas complexas e leves — triangulares, poligonais, redondas ou assimétricas — abrindo possibilidades interessantes para arquitetos e designers.

Sites oficiais: https://new.abb.com/products/robotics/pt | https://www.uni-kassel.de/uni

Imprensa