Energia do futuro: a Enel Green Power e a Universidade de Nápoles Federico II usam a impressão 3D pela primeira vez na Itália para construir estruturas de concreto em zonas sísmicas

Trata-se de um processo de produção em camadas, chamado additive manufacturing, porém mais conhecido como impressão 3D - no qual literalmente adiciona-se uma camada sobre a outra - com o qual agora é possível construir qualquer tipo de objeto, inclusive um edifício inteiro, a partir de um modelo projetado por computador. E foi exatamente assim que essas estruturas foram construídas e instaladas em uma área da central elétrica de Montalto di Castro, servindo às baterias de armazenamento (BESS) - contidas em uma extensão de contêineres - destinadas a armazenar o excedente de eletricidade produzido pela usina no alto Lazio, na fronteira com a Toscana. Uma pequena estrutura, com cerca de 15 metros quadrados, e dois elementos de fundação que suportam equipamentos elétricos, pequenas estruturas que, no entanto, ostentam vários registros importantes: a primeira desse tipo na Itália de natureza não temporária; a primeira dedicada à produção de energia na Itália (e uma das primeiras no mundo); a primeira para a qual foi obtida a autorização necessária do Genio Civile, competente para construções em áreas sísmicas; a primeira a combinar técnicas convencionais de pré-fabricação de concreto (o telhado do edifício foi construído separadamente, usando um sistema tradicional, assim como suas fundações) e tecnologia de impressão 3D. O trabalho preciso do robô e dos técnicos Basta uma olhada para perceber que essas estruturas são completamente diferentes das que estão ao seu redor. As paredes da "sala de comutação da subestação elétrica" e as "fundações de um transformador de medição de corrente e um dispositivo de proteção contra sobretensão" - essas são as definições exatas - de fato mostram muitos sulcos horizontais: essas são as camadas de concreto depositadas umas sobre as outras. Nas três paredes expostas do edifício, a inscrição "Enel Green Power" aparece como se estivesse em baixo relevo. Para entender como essas construções foram feitas, precisamos nos deslocar algumas centenas de quilômetros ao sul. Precisamente na área industrial de Volla, no interior napolitano: aqui, de fato, graças à colaboração com a Universidade de Nápoles Federico II e com a empresa Etesias - criada dentro da estrutura da universidade napolitana - as duas fundações foram realizadas e instaladas em fevereiro, enquanto entre abril e maio as paredes foram moldadas e depois montadas em Montalto por uma equipe de trabalhadores, como uma espécie de enorme Lego. Um braço robótico fabricou os dois plintos da fundação, 11 paredes e 10 outros componentes (os moldes descartáveis para os meios-fios superiores das paredes) depositando um filamento contínuo de material imprimível em 3D com quilômetros de comprimento, seguindo um modelo digital e uma rota projetada com antecedência usando um software especializado. O procedimento de construção, ao vê-lo, é simples e quase hipnótico. O braço robótico, seguindo um caminho predeterminado, deposita continuamente o material cimentício 'i.tech 3D' produzido pela Heidelberg Materials (a marca que assumiu o legado da Italcementi na Itália) e especialmente desenvolvido para aplicações de impressão 3D em concreto. O processo é quase totalmente automatizado e requer apenas que a equipe de técnicos verifique a qualidade do material misturado e bombeado e controle os parâmetros de impressão, como a velocidade de extrusão do filamento ou a geometria de cada bloco. Para se ter uma ideia de como a produção em camadas funciona na prática, aqui estão alguns números: o robô depositou um filamento de cerca de 2,5 quilômetros de material, camada por camada, para fazer um bloco de parede com cerca de 3 metros de altura por 1,5 metro de largura; aproximadamente o mesmo comprimento foi depositado para cada rodapé em forma de tronco, medindo 1,40 por 1,40 metros e aproximadamente um metro de altura, "e se assemelhando mais a uma raiz de árvore do que a uma obra feita pelo homem, usando modelos avançados e modernos de cálculo numérico", enfatiza Alessandro Micchia, chefe global da Unidade de Projetos Civis e Mecânicos da Enel Green Power. Depois de concluído, cada bloco foi deixado para endurecer e secar. Então, no final, todas as peças moldadas que compõem o edifício - exceto o telhado, que foi feito posteriormente no local - juntamente com as fundações para o equipamento elétrico, foram transportadas para Montalto para instalação e montagem. Dois anos de trabalho e muitos desafios Agora, no entanto, precisamos dar um passo atrás no tempo. Porque esse projeto é o resultado de uma intensa colaboração que começou há dois anos entre o Departamento de Engenharia da Enel Green Power e a Universidade de Nápoles, e envolveu o desenvolvimento de uma teoria de cálculo revolucionária para o cálculo estrutural desses elementos impressos em 3D, que foi testada primeiramente em laboratório, depois aprofundada com simulações numéricas e, finalmente, testada no local. O resultado foi então enviado ao Departamento de Engenharia Civil para aprovação de Genio Civile e compartilhado com o Conselho Superior de Obras Públicas e, após um intenso intercâmbio entre as duas instituições e a EGP, o sinal verde chegou no dia 11 de janeiro passado. "Esse evento histórico e tecnicamente extraordinário é o resultado de dois anos de estudo e trabalho árduo", diz Vittorio Capozzi, projetista de estruturas de impressão 3D em Montalto di Castro para a Enel Green Power e gerente técnico-científico do projeto de pesquisa de impressão 3D da Enel. "Ter projetado com uma teoria de cálculo estrutural inovadora e depois obtido, por meio de um complexo processo de autorização pública, a primeira autorização sísmica para a construção dessas obras únicas e futuristas, que serão incluídas nos futuros livros didáticos de engenharia e arquitetura das universidades, dá uma ideia da natureza excepcional do resultado alcançado pela equipe do projeto. Um projeto repleto de desafios, como explica Costantino Menna, Professor Associado de Tecnologia de Construção da Universidade de Nápoles Federico II, "especialmente no que diz respeito ao controle do processo de impressão e à determinação das propriedades físicas e mecânicas dos materiais usados. Uma das principais dificuldades foi a capacidade de produzir de forma consistente e contínua elementos de até três metros de altura, como no caso das paredes do edifício. Isso exigiu um controle preciso do processo de impressão para garantir a estabilidade no estado fresco e, ao mesmo tempo, a integridade estrutural no estado endurecido". "Uma técnica que abre uma grande possibilidade, a de lidar facilmente com formas complexas", acrescenta Domenico Asprone, professor de Tecnologia de Construção da Universidade de Nápoles Federico II, "que são difíceis de realizar com técnicas convencionais; e essa possibilidade permite um desempenho funcional exclusivo dos artefatos. Todas as vantagens da construção 3D As instalações de Montalto não são apenas a prova de um importante trabalho em equipe, de grande capacidade e paixão e de excelência em pesquisa: elas também são precursoras de uma nova maneira de construir, tanto para o nosso Grupo quanto para o setor de energia e a indústria em geral. O concreto imprimível é atualmente mais caro do que o concreto tradicional, mas o processo de construção é muito mais rápido: estamos falando de uma economia de tempo de pelo menos 50%. E no mercado de energia, especialmente no mercado de energia renovável, ser rápido significa ser mais competitivo. Em primeiro lugar, você elimina o uso de moldes (a estrutura temporária usada nas técnicas convencionais para conter o concreto até que ele se solidifique) e o tempo de cura do material cimentício usado é menor do que o do concreto tradicional. Depois, pode-se até mesmo dispensar o transporte se a impressão em 3D for realizada diretamente no local. Esse sistema também requer menos material (até cerca de 50% menos), porque a impressão 3D otimiza a distribuição do concreto em comparação com as tecnologias tradicionais (em que o concreto líquido é despejado em um molde de algum tipo) e reduz o desperdício. Com a redução das quantidades de material, também há menos impacto ambiental em termos de CO2 produzido. Isso é significativo, pois acredita-se que o concreto seja responsável por entre 4% e 8% do total de emissões de dióxido de carbono, o principal gás de efeito estufa, no mundo todo. Se principal objetivo da energia renovável é reduzir essas emissões, a infraestrutura para produzi-la deve ter o menor impacto ambiental possível. Outras vantagens dessa tecnologia de construção incluem sua adaptabilidade em termos de requisitos específicos e melhor desempenho mecânico. Além disso, a impressão 3D, "graças ao alto grau de digitalização, permite maior segurança no canteiro de obras e a construção de estruturas com formas complexas e detalhes personalizados que seriam difíceis ou impossíveis de realizar com métodos tradicionais", acrescenta a engenheira Martina Palomba, do grupo de pesquisa de impressão 3D da Heidelberg Materials. Próximos desenvolvimentos Enquanto isso, a Enel também obteve uma subvenção do Centro de Competência ARTES4.0 por meio do Plano Nacional de Recuperação e Resiliência (PNRR) para a industrialização da construção de elementos estruturais com impressão de concreto 3D, o chamado 3DCP (3D Concrete Printing). O projeto de 12 meses, denominado OM3GA (ecOManufactured 3d printinG foundAtions), está sendo realizado em cooperação com a WASP, líder italiana na construção de máquinas de impressão 3D; Materias, uma empresa especializada em materiais e tecnologias avançadas; e o Sustainability Management Lab da Scuola Superiore Sant'Anna em Pisa. O objetivo é construir várias fundações para equipamentos de subestações, impressas em 3D com uma fábrica móvel temporária: em resumo, a sequência natural do sucesso de Montalto. As obras civis em Montalto di Castro não representam apenas um marco para o nosso Grupo, mas podem realmente significar o início de uma nova era na construção industrial e na energia sustentável. Graças à impressão 3D e ao desenvolvimento de materiais de impressão ainda mais ecológicos (por exemplo, de materiais reciclados), podemos construir com mais rapidez, eficiência, segurança e respeito ao meio ambiente. Esse projeto, portanto, demonstra a capacidade de inovação e visão do Grupo Enel, promovendo um futuro mais sustentável e tecnologicamente avançado.

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