Avaliação do impacto da microarquitetura de impressão 3D de um painel de fachada no seu desempenho térmico e mecânico

Abstract

A renovação energética dos edifícios é, hoje, uma preocupação a nível europeu, essencial para apoiar a necessária transição energética para atingir a neutralidade carbónica até 2050. Uma forma eficiente de diminuir as emissões de carbono no setor dos edifícios é a redução das suas necessidades energéticas. A melhoria da eficiência energética através do isolamento térmico é uma das soluções mais eficientes, sendo que, por outro lado, a taxa de renovações energéticas do parque imobiliário da Europa tem sido lenta – abaixo de 1% por ano. Para além disso, Portugal tem sido apontado como um dos países mais vulneráveis da União Europeia no que se refere à situação de pobreza energética. Economicamente, os custos associados a uma reabilitação são muito inferiores aos custos de demolição e posterior reconstrução. A envolvente de um edifício representa uma parte importante dele no que diz respeito a garantir um determinado nível de conforto, sendo por esse motivo necessário que esta seja renovada e se mantenha atualizada ao longo do tempo. De acordo com Oktavia & Kususma (2020), uma correta seleção do material componente da fachada de um edifício é uma das decisões mais importantes que tem de ser tomada, ainda que numa fase precoce da conceção dele, pois é este mesmo material que vai entrar em contacto com o meio ambiente exterior. Globalmente são produzidas mais de trezentos milhões de toneladas de plástico, e a Europa é o segundo maior produtor desse material. Em Portugal, as baixas taxas de reciclagem – apenas um terço dos resíduos plásticos pós-consumo são reciclados – agravam os problemas ambientais e representam um desperdício de recursos significativo. Portanto, é urgente reduzir estes resíduos, integrando-os nas cadeias de valor para reutilização e reciclagem. Perante estes dois problemas iminentes, a manufatura aditiva pode ser uma solução adequada a ambos, pois pode contribuir para a reabilitação de edifícios utilizando resíduos plásticos. Ao controlar a geometria interna e as diferentes combinações de preenchimento interno (infill), a impressão 3D permite a otimização da condutividade térmica e desempenho mecânico. Com base no método de Modelagem por Deposição Fundida (FDM) este trabalho analisa o desempenho térmico de um conjunto de corpos de prova impressos em 3D com termoplástico PET-G. Diferentes estruturas e preenchimento foram testadas em laboratório para otimização energética e mecânica.

Energy renovation of buildings is now a concern at the European level, essential to support the necessary energy transition to achieve carbon neutrality by 2050. An efficient way to reduce the amount of carbon emissionsin the building sector is to reduce its energy needs. Improving energy efficiency through thermal insulation is one of the most efficient solutions, and on the other hand, the rate of energy renovation of Europe's building stock has been slow - below 1% per year. In addition, Portugal has been pointed out as one of the most vulnerable countries in the European Union in terms of energy poverty. Economically, the costs associated with a renovation are much lower than the costs of demolition and subsequent reconstruction. The envelope of a building represents an important part of it in terms of ensuring a certain level of comfort, and for this reason it is necessary that they are renovated and kept up to date over time. According to Oktavia & Kususma (2020), a correct selection of the material component of the façade of a building is one of the most important decisions that must be made, even at an early stage of its design, because it is this material that will be in contact with the external environment. Globally, more than three hundred million tons of plastic are produced, and Europe is the second largest producer of this material. In Portugal, low recycling rates - only one third of post-consumer plastic waste is recycled - aggravate environmental problems and represent a significant waste of resources. Therefore, it is urgent to reduce plastic waste by integrating it into value chains for reuse and recycling. Faced with these two impending problems, additive manufacturing may be a solution that suits both, as it can contribute to the renovation of buildings using plastic waste. By controlling the internal geometry and different fill combinations, 3D printing enables optimization of thermal conductivity and mechanical performance. Based on the Fused Deposition Modeling (FDM) method this work analyzes the thermal performance of a set of 3D printed specimens with PET-G thermoplastic. Different structures and fill were tested in the laboratory for energy and mechanical optimization.