Uma habitação construída por meio de impressão 3D de concreto sofreu um colapso parcial em sua estrutura, revelando uma falha crítica na zona de transição entre camadas. O incidente ativou uma investigação técnica que combinou escaneamento a laser de alta precisão com simulação numérica. O objetivo principal foi determinar se o tempo de pega entre as passadas de impressão foi excessivo, impedindo a união química e mecânica adequada entre os cordões de material. Este artigo detalha o processo de análise e modelagem.
Análise com GOM Inspect e CloudCompare para detectar delaminação 🏗️
O primeiro passo foi a captura da geometria colapsada por meio de escaneamento a laser, gerando uma nuvem de pontos densa. Utilizando o CloudCompare, esta nuvem foi comparada com o modelo CAD original para identificar desvios superficiais. As zonas de separação entre camadas mostraram um gap sistemático entre 0,8 mm e 1,5 mm, indicando falta de fusão. Posteriormente, no GOM Inspect, foi realizada uma análise de seções transversais para medir a espessura real da interface. Os resultados revelaram que as camadas superiores apresentavam aderência quase nula, com porosidade de 12% na junta, contra 2% de uma união correta. Esses dados foram exportados como condições de contorno para o modelo de elementos finitos.
Modelagem de fadiga no ABAQUS: o tempo de pega como variável crítica ⏳
No ABAQUS, foi construído um modelo coesivo da interface entre camadas, incorporando os dados de rugosidade e gap obtidos. Foram simulados três cenários de tempo de pega: 30 minutos (correto), 90 minutos (crítico) e 150 minutos (falha). A simulação de tensão-deformação mostrou que, para o caso de 150 minutos, a tensão de adesão máxima foi reduzida em 67% em relação ao cenário ótimo. Os gráficos evidenciam uma ruptura frágil na interface, sem deformação plástica apreciável. A lição é clara: controlar a janela de tempo entre camadas não é apenas uma questão de logística, mas o parâmetro mais determinante para a fadiga e durabilidade de uma estrutura impressa em 3D.
Como modelar com precisão o comportamento viscoelástico da interface entre camadas de concreto impresso em 3D para prever a fadiga sob cargas cíclicas e evitar falhas de adesão como a observada no colapso parcial da habitação
(PS: A fadiga dos materiais é como a sua depois de 10 horas de simulação.)