Vigas de PLA impressas em 3D na Universidade de Sharjah, nos Emirados Árabes Unidos, atingem 80% da resistência de vigas reforçadas com aço

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa da Universidade de Sharjah testou 30 pequenas vigas de argamassa de cimento reforçadas com perfis de ácido polilático (PLA) impressos em 3D, descobrindo que a geometria da superfície é o principal fator que influencia o desempenho estrutural.

O estudo, publicado na revista Construction and Building Materials, comparou barras redondas com placas planas, perfis retos com variações onduladas, serrilhadas e triangulares. A estrutura de melhor desempenho foi a placa de PLA ondulada triangular, cuja resistência à flexão atingiu quase 80% da de vigas tradicionais reforçadas com aço, com ductilidade equivalente, apresentando curvatura em vez de fratura sob carga.

O trabalho foi liderado pelo Dr. Muhammad Talha Junaid, professor associado do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Sharjah. A equipe testou as vigas em configuração de flexão de três pontos, utilizando impressoras FDM para fabricar os perfis de reforço. As placas planas tiveram desempenho significativamente superior ao das barras redondas, suportando aproximadamente o dobro da carga de pico e absorvendo cerca de cinco vezes mais energia antes da ruptura, apesar de usarem o mesmo material.

O mecanismo por trás da diferença de desempenho reside no comportamento de aderência. As formas serrilhadas, semelhantes a dentes que se encaixam no concreto, impedem o deslizamento; enquanto os perfis lisos têm quase nenhum engrenamento mecânico com a matriz circundante, fazendo com que o reforço deslize facilmente sob carga.

O estudo aborda um problema estrutural comum: uma vez que a umidade e os íons cloreto penetram na matriz de concreto, o aço começa a corroer, processo que leva à expansão do aço, fissuração do concreto circundante e, eventualmente, compromete a integridade estrutural. Esses efeitos são mais pronunciados em ambientes marinhos, construções costeiras e infraestruturas expostas a sais de degelo rodoviário.

Alternativas de reforço não metálicas, incluindo barras de polímero reforçado com fibra de vidro e carbono, já são comercialmente utilizadas em aplicações propensas à corrosão, mas custam muito mais do que o aço. O PLA é um dos materiais FDM mais amplamente disponíveis e baratos. A abordagem da equipe de Sharjah, que utiliza perfis personalizados impressos sob demanda em vez de barras padrão laminadas, diferencia este estudo dos produtos compostos de fibra existentes.

O estudo redefine o problema de design, passando da seleção de materiais para a otimização de perfis. A indústria da construção está se movendo em direção a métodos de produção baseados em manufatura aditiva para reduzir o desperdício de material e permitir a fabricação sob demanda de geometrias complexas, e os materiais de reforço imprimíveis estão alinhados com essa tendência. No entanto, questões como fluência de longo prazo, propriedades térmicas e cargas de tração contínuas ainda precisam ser investigadas.