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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL 
 
 
 
 
 
 
CLEANTO CARLOS DE QUEIROZ JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
A UTILIZAÇÃO DA IMPRESSÃO 3D NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Natal/RN 
2024 
 
Cleanto Carlos de Queiroz Junior 
 
 
 
 
 
 
 
A utilização da impressão 3D na construção civil 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade 
Monografia, submetido ao Departamento de 
Engenharia Civil e Ambiental da Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, como parte dos 
requisitos necessários para obtenção do Título de 
Bacharel em Engenharia Civil. 
 
Orientador: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Natal/RN 
2024 
Queiroz Junior, Cleanto Carlos de.
 A utilização da impressão 3D na construção civil / Cleanto
Carlos de Queiroz Junior. - 2024.
 81 f.: il.
 Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande
do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil e
Ambiental, Natal, RN, 2024.
 Orientação: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha.
 1. Impressão 3D - Monografia. 2. Construção civil -
Monografia. 3. Indústria - Monografia. 4. Tecnologia -
Monografia. I. Cunha, Fred Guedes. II. Título.
RN/UF/BCZM CDU 624
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinoco - CRB-15/262
 
Cleanto Carlos de Queiroz Junior 
 
 
 
A utilização da impressão 3D na construção civil 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade 
Monografia, submetido ao Departamento de 
Engenharia Civil e Ambiental da Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, como parte dos 
requisitos necessários para obtenção do Título de 
Bacharel em Engenharia Civil. 
 
Orientador: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha 
 
 
 
_____________________________________________________ 
Prof. Dr. Fred Guedes Cunha - Orientador 
 
 
_____________________________________________________ 
Prof. Dr. Leonardo Flamarion Marques Chaves – Examinador interno 
 
 
_____________________________________________________ 
Prof. Msc. Elton Cortes Rocha Siqueira Filho – Examinador externo 
 
 
 
Natal/RN 
2024 
 
“mas aqueles que esperam no Senhor 
renovam as suas forças. 
Voam alto como águias; 
correm e não ficam exaustos, 
andam e não se cansam.” 
 Isaías 40:31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho a minha amada esposa, 
Ana Raquel, aos meus pais, ao meu irmão e a 
todos os amigos, por todos os passos dados até 
aqui e pelos que eu ainda darei. 
 
AGRADECIMENTOS 
 
A Deus que sempre está comigo, ajudando-me em todos os momentos, iluminando a 
minha mente, fazendo surgir oportunidades e me dando forças para continuar nesta jornada. 
A minha amada esposa, Ana Raquel, por todo amor, apoio, compreensão, incentivo e 
cumplicidade em todas as áreas. 
Aos meus pais, Cleanto e Ana Lucia, por terem sido minha base e por todo incentivo e 
apoio prestado. 
Ao meu orientador, Prof. Dr. Fred Guedes Cunha, pela magnífica orientação e por toda 
confiança depositada em mim. 
A todos os professores que contribuíram, não só com este trabalho, mas também com 
todo o meu aprendizado acadêmico. 
À UFRN e a todos os servidores do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. 
A todos os amigos que fiz durante o curso: Artur Pereira, Arthur Guedes, Hilton, João 
Victor, Macel e Thales, os quais contribuíram diretamente e indiretamente na conclusão desta 
etapa da minha vida, tornando a experiência mais leve e feliz. Em especial, ao meu amigo 
Dalielsom Pires, que também esteve comigo durante toda jornada para nos tornarmos 
Engenheiros Civis, pela parceria e amizade não só na vida, mas também na fé em Cristo Jesus. 
Vocês fazem parte do grupo das boas recordações que levarei para vida. 
 
 
A UTILIZAÇÃO DA IMPRESSÃO 3D NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
Cleanto Carlos de Queiroz Junior 
 
 Orientador: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha 
RESUMO 
A implementação crescente da tecnologia é uma realidade evidente em diversos setores da 
indústria, impulsionada tanto por sua capacidade inovadora quanto pela habilidade de reduzir 
o tempo e os custos na cadeia produtiva. Nessa perspectiva, a impressão 3D, que é um método 
de manufatura que constrói camadas sucessivas a partir de um modelo digital, tem crescido 
muito nos últimos anos, sobretudo em áreas como automobilismo, medicina, aeroespacial, entre 
outras. Assim como nesses outros setores da indústria, essa tecnologia foi implementada na 
construção civil, a qual possibilitou diversos benefícios, tais como a redução da mão de obra, 
aumento da produtividade, maior controle das operações, maior personalização de projetos e 
menor geração de resíduos. Muitos testes foram conduzidos para explorar o potencial e a 
capacidade da impressão 3D na indústria da construção. Apesar de não ocorrer com a mesma 
velocidade de outros setores da indústria, uma análise de experiências recentes revela que, com 
o avanço da tecnologia, tornou-se possível a produção de estruturas de concreto e até mesmo 
de edifícios utilizando impressoras 3D. Neste trabalho será apresentada a tecnologia de 
impressão 3D, a sua viabilidade de aplicação na indústria da construção civil e a apresentação 
de experiências reais de utilização dessa tecnologia no setor. 
Palavras-Chave: Impressão 3D, construção civil, indústria, tecnologia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
THE USE OF 3D PRINTING IN CIVIL CONSTRUCTION 
Cleanto Carlos de Queiroz Junior 
 
 Orientador: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha 
ABSTRACT 
The increasing implementation of technology is an evident reality in various industry sectors, 
driven by both its innovative capacity and the ability to reduce time and costs in the production 
chain. In this perspective, 3D printing, a manufacturing method that builds successive layers 
from a digital model, has grown significantly in recent years, particularly in areas such as 
automotive, medicine, aerospace, among others. Similar to these other industry sectors, this 
technology has been implemented in the construction industry, bringing various benefits, 
including reduced labor, increased productivity, better operational control, greater project 
customization, and reduced waste generation. Numerous tests have been conducted to explore 
the potential and capabilities of 3D printing in the construction industry. Although not 
progressing at the same pace as other industry sectors, an analysis of recent experiences reveals 
that, with technological advancements, it has become possible to produce concrete structures 
and even buildings using 3D printers. This paper will present the 3D printing technology, its 
feasibility for application in the construction industry, and the presentation of real experiences 
using this technology in the sector. 
Keywords: 3D Printing, Civil Construction, Industry, Technology. 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1.1: Estrutura da monografia ......................................................................................... 16 
Figura 2.1: Evolução da indústria ............................................................................................. 19 
Figura 3.1: protótipo inicial de uma impressora 3D. ................................................................ 22 
Figura 3.2: Esquema de impressão pelo método RP ................................................................ 25 
Figura 3.3: Esquema de uma máquina de modelagem FDM. .................................................. 26 
Figura 3.4: Modelo de uma máquina de SLA. ......................................................................... 27 
Figura 3.5: Esquema da técnica SLS. .......................................................................................28 
Figura 3.6:Esquema de funcionamento da técnica de LOM .................................................... 29 
Figura 3.8: Setores que utilizavam a tecnologia RP em 2007 .................................................. 32 
Figura 3.9: Setores que utilizavam a tecnologia RP em 2019 .................................................. 32 
Figura 3.10: Impressora 3D na embarcação USS Harry S. Truman......................................... 33 
Figura 3.11: Maior hélice já construída usando impressão 3D ................................................ 33 
Figura 3.12: Câmara de empuxo GRCop-42, fabricada em cobre, através de impressora 3D . 34 
Figura 3.13: Antenas patch de radiofrequência (RF) impressas em materiais LaserForm para 
satélites. .................................................................................................................................... 35 
Figura 3.14: Renderização do habitat Marsha impresso em 3D da AI Space Factory ............. 35 
Figura 3.15: Ferramenta impressa para montagem de veículo ................................................. 36 
Figura 3.16: Ferramenta impressa para montagem de veículo ................................................. 37 
Fonte: BMW apud Tamanini e Wiltgen (2022)........................................................................ 37 
Figura 3.17: Ferramenta impressa para montagem de veículo ................................................. 37 
Figura 3.18: Veículo LSEV montado por meio de manufatura aditiva ..................................... 38 
Figura 3.19: Impressora 3D para próteses humanas ................................................................. 38 
Figura 4.1: Residência sendo construída com impressora 3D de grande porte ........................ 41 
Figura 4.2: Ponte produzida por impressão 3D na Holanda ..................................................... 42 
Figura 4.4: Conjunto do Bocal ................................................................................................. 44 
Figura 4.5: Exemplo de uso da técnica CC .............................................................................. 44 
Figura 4.6: Esquema de funcionamento da técnica de Contour Crafting ................................. 44 
Figura 4.7: Exemplo de aplicação da técnica Concrete Printing .............................................. 46 
Figura 4.8: Máquina utilizada pelos pesquisadores de Loughborough. ................................... 46 
Figura 4.9: D-Shape .................................................................................................................. 47 
Figura 4.10: Impressoras 3D atuais de concreto: a) pórtico, b) robótica e c) guindaste .......... 48 
Figura 4.11: Semelhanças entre as três técnicas (CC, CP e D-shape) ...................................... 50 
Figura 4.12: Defeito causado em uma construção residencial feita com impressão 3D: ......... 52 
a) No início da impressão; b) Impressão finalizada ................................................................. 52 
Figura 4.13: Defeito em uma parede de concreto causado por impressão 3D ......................... 52 
Figura 4.14: Pontos fracos localizados nas interfaces entre camadas. ..................................... 54 
 
Figura 5.1: Parque industrial de alta tecnologia em Qingpu .................................................... 56 
Figura 5.2: Reforço para pontos fracos localizados nas interfaces entre camadas ................... 57 
Figura 5.3: Içamento de peças impressas ................................................................................. 57 
Figura 5.4: Prédio de cinco andares impresso em 3D na China ............................................... 58 
Figura 5.5: Molde de concreto impresso pela WinSun ............................................................ 59 
Figura 5.6: Falta de integração com as instalações .................................................................. 59 
Figura 5.7: Detalhes da impressão da casa de festas ................................................................ 60 
Figura 5.8: a) Impressão de edificação de dois pavimentos em Dubai e b) edificação concluída
 .................................................................................................................................................. 61 
Figura 5.9: a) Planta baixa da residência e b) construção real ................................................. 61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS E TABELAS 
 
Tabela 1: Comparação entre as características das técnicas de impressão 3D. ........................ 30 
Quadro 1: Comparativo dos processos de impressão 3D mais utilizados na indústria da 
Construção ................................................................................................................................ 51 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS 
 
3D 3 Dimensões 
3DP Impressão Tridimensional (3D print) 
BIM Modelagem da Informação de Construção (Building Information Modeling) 
CAD Desenho Assistido por Computador 
CC Construção por Contornos (Contour Crafting) 
CP Concrete Printing 
FDM Modelagem por Fusão e Depósito 
LOM Manufatura de Objetos em Lâmina 
RP Prototipagem Rápida 
SLA Estereolitografia 
SLS Sinterização Seletiva a Laser 
SRP Prototipagem Rápida Subtrativa 
STL Stereolithography Tesselation Language 
 
SUMÁRIO 
Capítulo 1 ................................................................................................................................ 14 
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 14 
1.1 Considerações gerais ........................................................................................................ 14 
1.2 Objetivos ............................................................................................................................ 15 
1.2.1 Objetivo geral ........................................................................................................... 15 
1.2.2 Objetivos específicos: .............................................................................................. 15 
1.3 Estrutura da monografia ................................................................................................. 16 
Capítulo 2 ................................................................................................................................ 17 
A QUARTA REVOLUÇÃO INDRUSTRIAL ..................................................................... 17 
2.1 Indústria 4.0: a nova revolução industrial ..................................................................... 17 
2.1.1 Princípios da Indústria 4.0 .................................................................................... 19 
2.1.2 Pilares da Indústria 4.0 ......................................................................................... 20 
Capítulo 3 ................................................................................................................................ 22 
A IMPRESSÃO 3D ................................................................................................................. 22 
3.1 O surgimento da impressão 3D ....................................................................................... 22 
3.2 Técnicas empregadas na impressão 3D .......................................................................... 23 
3.2.1 O processo até a impressão ................................................................................... 24 
3.2.2 Modelagem por Fusão e Depósito (FDM) ............................................................ 26 
3.2.3 Estereolitografia (SLA) ........................................................................................ 27 
3.2.4 Sinterização Seletiva a Laser (SLS) .....................................................................28 
3.2.5 Manufatura de objetos laminados (LOM) ............................................................ 29 
3.2.6 Impressão 3D (3D Print) ...................................................................................... 29 
3.3 A utilização da impressão 3D na indústria ..................................................................... 31 
3.3.1 Indústria naval ...................................................................................................... 33 
3.3.2 Indústria Aeroespacial .......................................................................................... 34 
3.3.3 Indústria Automobilística ..................................................................................... 36 
3.3.4 Indústria da Medicina ........................................................................................... 38 
Capítulo 4 ................................................................................................................................ 40 
A IMPRESSÃO 3D NA CONSTRUÇÃO CIVIL ................................................................ 40 
4.1 Contextualização ............................................................................................................... 40 
4.2 Contour Crafting (CC) ..................................................................................................... 42 
4.3 Concrete Printing (CP) .................................................................................................... 45 
4.4 D-Shape ............................................................................................................................. 47 
4.5 Impressoras 3D para construção civil ............................................................................ 47 
 
4.6 Análise comparativa das principais técnicas ................................................................. 48 
4.7 Características e propriedades das argamassas impressas com a tecnologia 3D ....... 51 
4.7.1 Interface entre camadas ........................................................................................ 53 
Capítulo 5 ................................................................................................................................ 56 
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DA IMPRESSÃO 3D NA CONSTRUÇÃO CIVIL ...... 56 
5.1 Edifícios construídos com componentes impressos ....................................................... 63 
5.2 Edifícios construídos com as paredes impressas in loco ............................................... 59 
5.3 Impressão 3D de uma residência no Brasil em Macaíba/RN ....................................... 61 
Capítulo 6 ................................................................................................................................ 64 
ANÁLISE DA VIABILIDADE DE IMPLEMENTAÇÃO DA IMPRESSÃO 3D NA 
CONSTRUÇÃO CIVIL ......................................................................................................... 64 
6.1 Vantagens .......................................................................................................................... 64 
6.1.1 Liberdade de design .............................................................................................. 64 
6.1.2 Economia .............................................................................................................. 64 
6.1.3 Sustentabilidade .................................................................................................... 65 
6.1.4 Lean Construction ................................................................................................ 65 
6.2 Desvantagens ..................................................................................................................... 66 
6.2.1 Custo inicial .......................................................................................................... 66 
6.2.2 Transporte e armazenamento ................................................................................ 66 
6.2.3 Cultura .................................................................................................................. 66 
6.2.4 Limitações da técnica e o desemprego ................................................................. 74 
Capítulo 7 ................................................................................................................................ 68 
CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................. 68 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 70 
 
 
14 
Capítulo 1. Introdução 
Capítulo 1 
INTRODUÇÃO 
1.1 Considerações gerais 
 Indubitavelmente, a tecnologia segue avançando nas mais diversas áreas do mercado. 
Da primeira revolução industrial aos tempos atuais, os avanços são indiscutíveis. Boa parte 
desse desenvolvimento se dá pelo incremento da TI (Tecnologia da Informação) - aliada ao 
aumento do poder de processamento dos computadores - dentro dos processos, otimizando e 
possibilitando resultados melhores, mais rápidos e mais eficazes. Um exemplo prático foi a 
implementação das linhas de produção na segunda revolução industrial, as quais introduziram 
os padrões de repetição em atividades contínuas. Todavia, hoje em dia, esse processo é 
amplamente otimizado graças à incorporação de máquinas automatizadas e inteligência 
artificial. Essas tecnologias têm a capacidade de analisar grandes volumes de dados e 
proporcionar a criação de produtos individualizados. Além disso, o acesso a informações em 
tempo real possibilita o controle remoto dessas operações (DINIZ, 2023). 
 Foi a partir desses avanços que surgiu o termo indústria 4.0, considerada por muitos a 
quarta revolução industrial. De acordo com Ahuett-garza e Kurfess (2018), esse termo está 
relacionado à sinergia de diversas tecnologias e agentes, visando aprimorar a eficiência e a 
capacidade de resposta automática na produção. Basicamente, a indústria 4.0 compõe-se de 
nove pilares: armazenamento e análises de grandes quantidades de dados, robôs autônomos, 
simulações virtuais, sistemas integrados, internet das coisas, segurança cibernética, plataformas 
em nuvem, manufatura aditiva e realidade aumentada (VAIDYA; AMBAD; BHOSLE, 2018). 
 É nesse contexto que surge a impressora 3D, uma ferramenta que permite a fabricação 
de moldes para peças sólidas em camadas aditivas, a partir de desenhos digitais. Essa inovação 
surge como uma alternativa inteligente para a produção de materiais, reduzindo 
significativamente os custos, desperdícios e o tempo de fabricação. Esse método de impressão 
surgiu pela primeira vez em 1984, por Charles Hull, como um meio de prototipagem rápida. 
Ao longo dos anos, essa técnica foi aprimorada e as impressoras 3D ganharam destaque no 
mercado devido à sua ampla aplicabilidade na produção de objetos de diversos segmentos. 
Desde ferramentas industriais até próteses na área da medicina, essas impressoras têm 
demonstrado um grande potencial para atender às necessidades da cadeia de abastecimento 
global (DANTAS et al., 2018). Segundo Volostnov (2019), a tecnologia de manufatura aditiva 
está experimentando um crescimento acelerado em diversas áreas de atividades humanas. No 
15 
Capítulo 1. Introdução 
ano de 2018, o mercado dessa tecnologia ultrapassou a marca de US$ 5 bilhões, e estima-se que 
até 2025 alcance aproximadamente US$ 21 bilhões. 
 Não obstante alguns avanços da construção civil ao longo das décadas, como a maneira 
tradicional de se misturar e moldar concreto no local da obra, a qual foi em grande parte 
substituída pela construção pré-fabricada ou pré-moldada em vários países desenvolvidos e 
recém-industrializados (PAUL, S. et al., 2018), a construção civil ainda está em um processo 
lento para conseguir acompanhar os avanços da tecnologia, como ocorre em outras indústrias 
como a metalúrgica, a automobilística,entre outras. Em contrapartida, em alguns países mais 
desenvolvidos, é possível perceber a inserção de novas tecnologias nesse setor tão importante 
para o desenvolvimento das cidades. 
 Nesse sentido, graças a amplitude de aplicações da técnica de impressão 3D, permitiu-
se que a indústria da construção civil também fizesse uso dessa tecnologia. Em países como a 
China e os Estados Unidos, existem empresas nesse setor que estão adotando a produção em 
larga escala com o uso da impressão 3D. Essas empresas têm a habilidade de construir até 10 
moradias em menos de 24 horas. (SILVA et al., 2018). Uma importante vantagem do uso dessa 
tecnologia é que o equipamento utilizado pode ser transportado e montado no terreno da própria 
obra, facilitando todo o processo (QUEIROZ JUNIOR, 2022). Ademais, o processo produtivo 
gera muito menos resíduos do que a forma convencional de se construir (blocos cerâmicos ou 
de concreto, em caso de alvenarias, por exemplo), de forma que essa redução contribui 
diretamente para a redução do impacto ambiental negativo gerado pelas obras convencionais. 
1.2 Objetivos 
1.2.1 Objetivo geral 
 Nesse contexto, este estudo se propõe a explorar o emprego da impressão 3D na 
construção civil, apresentando o panorama atual a respeito do tema, os tipos de impressoras 
utilizadas, as principais vantagens e desvantagens do método e os limitadores dessa tecnologia 
que ainda dificultam a sua difusão. 
1.2.2 Objetivos específicos: 
• Expor um breve contexto histórico da indústria 4.0, relacionando-o com a impressão 
3D; 
• Realizar um apanhado geral a respeito da impressão 3D na construção civil, quanto 
ao surgimento, tipos de impressora mais utilizados, aplicações da tecnologia, 
mercado e compatibilidade com a construção civil; 
16 
Capítulo 1. Introdução 
• Apresentar alguns exemplos de aplicação da tecnologia na engenharia civil, tanto no 
Brasil, quanto no mundo, bem como apresentar alguns trabalhos acadêmicos acerca 
do tema; 
• Por fim, realizar um comparativo a partir de vantagens e desvantagens da utilização 
da impressão 3D na construção civil. 
1.3 Estrutura da monografia 
Figura 1.1: Estrutura da monografia 
 
 Fonte: próprio autor
17 
Capítulo 2. A quarta Revolução Industrial 
 
Capítulo 2 
A QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL 
2.1 Indústria 4.0: a nova revolução industrial 
 A ideia da Revolução Industrial emergiu na sociedade humana. A própria origem da 
palavra "revolução" contribui para essa interpretação, uma vez que provém do termo latino 
revolutione, o qual indica a ação ou resultado de revolucionar (DORIGATI; LUZ, 2019). A 
Revolução Industrial estabeleceu um ponto crucial em sua trajetória por meio das mudanças 
que ocorreram na indústria. Essas transformações impactaram veementemente no método de 
produção, o que influenciou diretamente a sociedade e a economia. De acordo com Cavalcanti 
e Silva (2011), alguns dos principais aspectos influenciados pela Revolução Industrial foram: a 
consolidação do capitalismo; o aumento da produtividade do trabalho; a origem de 
comportamentos sociais inéditos; a geração de abordagens inovadoras para acumular riqueza; 
moldagem de novos padrões políticos e oferta de uma nova visão de mundo. Por fim, mas não 
menos importante, desempenhou um papel determinante ao dividir a grande maioria da 
sociedade em duas categorias sociais conflitantes e contrastantes: a classe capitalista burguesa 
e o proletariado. 
 A primeira Revolução Industrial (ou indústria 1.0) ocorreu na Inglaterra, no final do 
século XVIII e início do XIX (1760 – 1850), e depois se estendeu para outros países como: 
Holanda, Rússia, França, Alemanha, Bélgica e Estados Unidos. Segundo Venturelli (2017), a 
ciência mostrou a utilidade do carvão como uma fonte energética, o que levou à invenção 
subsequente da máquina a vapor e da locomotiva. Dadas as melhorias implementadas graças a 
máquina a vapor, a indústria têxtil também se destacou nesse período. No ano de 1766, o tecelão 
James Hargreaves desenvolveu um dispositivo equipado com uma única roda de fiar, capaz de 
manipular diversas linhas de algodão simultaneamente. Essa capacidade de realizar tarefas de 
forma mais ágil, possibilitou a alocação de tempo para a exploração de novas atividades. Essa 
inovação, conhecida como fiandeira de pedal, multiplicou de maneira significativa a eficiência 
na indústria têxtil, desencadeando um impacto tão substancial que reverberou em 
transformações de larga escala em todo o setor comercial (PORTO, 2016). 
 Com o contínuo avanço tecnológico acontecendo, ocorre a segunda Revolução 
Industrial (indústria 2.0), a qual se estende desde 1850 até o final da Primeira Guerra Mundial. 
Essa fase ficou marcada pelo descobrimento da eletricidade, a conversão do ferro em aço, o 
aparecimento e aprimoramento dos sistemas de transporte, o progresso dos meios de 
18 
Capítulo 2. A quarta Revolução Industrial 
comunicação, o crescimento da indústria química e a evolução de outros setores. De acordo 
com Silva e Gasparin (2013), nessa revolução industrial destacou-se a busca por lucros mais 
substanciais, a especialização das tarefas laborais e a expansão da capacidade produtiva. Um 
outro ponto que marcou essa fase da revolução foi o surgimento do Fordismo, um paradigma 
que transformou radicalmente o setor automobilístico, marcado pelo pioneirismo de Henry Ford 
ao introduzir a primeira linha de montagem automatizada e a produção em larga escala. 
 Já a terceira Revolução Industrial (indústria 3.0) tem início em meados dos anos 1970, 
aliada a era da informação, que surgiu na segunda metade do século XX, e ao desenvolvimento 
da internet na década de 1990. Para Boettcher (2015), a terceira Revolução industrial ficou 
marcada pelos avanços alcançados na área da computação, da robótica, das comunicações, dos 
sistemas de transporte, da biotecnologia, da química de alta precisão e da nanotecnologia. Além 
disso, segundo Medeiros e Rocha (2004), no contexto laboral, a terceira Revolução Industrial, 
especialmente impulsionada pela globalização, resultou em impactos claramente visíveis, 
incluindo o surgimento de tecnologias inovadoras, o aumento do desemprego e a adoção de 
novas abordagens na organização do trabalho. É diante desse processo de modernização, o qual 
abarca transformações sociais, culturais e econômicas, que o ser humano continuou a direcionar 
esforços ao avanço tecnológico, dando origem à quarta Revolução Industrial, ou também 
conhecida como Indústria 4.0. 
 Esse termo foi introduzido de forma oficial em 2011, durante a exposição de Hannover, 
na Alemanha. Essa nova concepção industrial surgiu como resposta à demanda de fortalecer a 
competitividade do setor manufatureiro alemão por meio da adoção de uma abordagem 
inovadora (KAGERMANN et al. 2013). De acordo com Silveira (2016), a quarta Revolução 
Industrial abarca as principais transformações tecnológicas nas áreas de automação, controle e 
tecnologia da informação, as quais são aplicadas aos procedimentos de fabricação. Ele 
acrescenta também que a partir de sistemas Cyber-Físicos, Internet das Coisas e Internet dos 
Serviços, os processos de produção tendem a se tornar cada vez mais eficientes, autônomos e 
customizáveis. 
 Zawadzki e Zywicki, (2006) afirmou que a Indústria 4.0 resulta da fusão entre os 
avanços tecnológicos obtidos nos anos recentes e a perspectiva de um horizonte onde sistemas 
de produção inteligentes e automatizados prevalecem, conectando o mundo físico ao virtual. 
Fazendo uma análise dos dias atuais, quase 20 anos depois, percebe-se que de fato há cada vez 
mais essa fusão entre o mundo físico e virtual. Um exemplo claro disso é o metaverso, o qual 
pode ser definido, de forma sintética, como uma coleção de espaços digitais tridimensionais 
altamente realistas e interconectados, nos quais indivíduos têm a oportunidade de se encontrar 
19 
Capítulo 2. A quarta Revolução Industrialpara executar atividades do dia a dia ou simplesmente para explorar o mundo que os cerca. 
Muitas empresas estão utilizando o metaverso como um ambiente de gestão totalmente online. 
A indústria da construção civil já iniciou suas atividades neste universo. Ambientes virtuais que 
representam o canteiro de obras e que permitem que toda a equipe possa imergir nesse ambiente 
virtual e discutir as etapas e fases da obra, podendo ser feito de qualquer lugar do mundo, desde 
que haja um dispositivo compatível (computador, tablet, etc) com conexão à internet. A Figura 
2.1 apresenta a evolução da indústria e seus principais aspectos para cada Revolução Industrial. 
 
Figura 2.1: Evolução da indústria 
 
 Fonte: Silveira (2016). 
2.1.1 Princípios da Indústria 4.0 
 Para que a Industria 4.0 seja implementada com êxito, existem seis ações ou princípios 
que precisam ser considerados (KAGERMANN et al., 2013): 
a) Normalização e referência arquitetural: diz respeito à forma como a era da INDÚSTRIA 
4.0 irá interligar variados tipos de empreendimentos por meio de redes, demandando a criação 
de padrões e um modelo arquitetônico de referência. Esse modelo definirá as especificações 
técnicas essenciais para a concepção. 
b) Infraestrutura de comunicação para o setor industrial: Para garantir uma otimizada 
transferência de dados entre os sistemas, é crucial estabelecer uma comunicação de alta 
velocidade e qualidade no âmbito industrial. Essa infraestrutura deve permitir que as indústrias 
se conectem de maneira ágil e segura com o cenário global, ultrapassando as barreiras físicas 
das fábricas. 
c) Segurança da informação: dado que todos os dispositivos estarão conectados em redes, é 
preciso implementar estratégias de segurança altamente robustas, pois isso é fundamental para 
20 
Capítulo 2. A quarta Revolução Industrial 
mitigar acessos não autorizados, prevenindo potenciais vazamentos de informações ou 
tentativas deliberadas de sabotagem. 
d) Reorganização do trabalho: os procedimentos serão continuamente supervisionados em 
tempo real, permitindo ajustes nos processos de acordo com as decisões da gestão. Isso implica 
que os colaboradores precisarão assumir papéis mais decisivos em vez de meramente repetirem 
tarefas. Portanto, será essencial desenvolver planos de capacitação e aprendizado em curso. 
e) Regulamentação: as operações e empreendimentos resultantes da Indústria 4.0 devem aderir 
às regulamentações legais. É de suma importância estabelecer limites claros de 
responsabilidade, implementando estratégias que assegurem a proteção dos direitos intelectuais 
e a privacidade dos dados pessoais, dada a circulação de tais informações em redes. 
f) Utilização eficiente dos recursos: a fim de garantir a competitividade, é essencial elaborar 
abordagens para diminuir gastos, concentrando-se na utilização eficaz dos recursos energéticos 
e materiais. Contudo, é necessário que essa busca pela eficiência seja acompanhada do 
compromisso de preservar o meio ambiente. 
2.1.2 Pilares da Indústria 4.0 
 As tecnologias que desempenham um papel crucial na implementação e operação da 
Indústria 4.0 podem ser descritas da seguinte maneira: 
a) internet das coisas: é definida como a interconexão entre objetos (produtos, serviços e 
lugares) e indivíduos por meio de plataformas e tecnologias conectadas. Em outras palavras, é 
a implementação progressiva de um conjunto de tecnologias inovadoras de tecnologia da 
informação e automação industrial, que culmina na criação de um sistema de produção físico-
cibernético. Esse sistema caracteriza-se pela intensa digitalização de informações e pela 
comunicação direta entre sistemas, máquinas, produtos e pessoas. 
b) segurança cibernética: basicamente, objetiva meios de comunicação cada vez mais seguros 
e avançados. Afinal, a segurança representa o êxito máximo de um programa ou produto 
altamente tecnológico. 
c) big data analytics: são sistemas de dados abrangentes e complexos que adotam novas 
abordagens para captura, análise e administração de informações, sendo aplicados no contexto 
da Indústria 4.0. De acordo com Silveira (2017), essa tecnologia é estruturada em 6 Cs, como 
uma maneira de gerenciar as informações mais pertinentes e cruciais: Conexão (com a rede 
industrial, sensores e CLPs), Cloud (armazenamento de dados sob demanda), Cyber (modelo e 
memória), Conteúdo, Comunidade (compartilhamento de informações) e Customização 
(personalização e valores). 
21 
Capítulo 2. A quarta Revolução Industrial 
d) computação em nuvem: permite o acesso de determinado material de qualquer lugar do 
mundo, necessitando apenas de um dispositivo conectado à internet, o que contribui diretamente 
para uma melhor performance em gestão, de forma que é possível gerir independente de sua 
localização. 
e) robótica avançada: refere-se ao conjunto de tecnologias avançadas para a execução de 
tarefas cada vez mais complexas, demandando certo nível de repetição e precisão. Ou seja, 
trata-se do aprimoramento das máquinas para torná-las cada vez mais automatizadas. Nesse 
processo, busca-se um design eficiente, maior segurança e a integração eficaz na linha de 
produção, através da coleta, sistematização e avaliação de dados. 
f) inteligência artificial (I.A): com a difusão da inteligência artificial, muitos processos manuais 
foram migrados para o ambiente virtual e automatizados, resultando na otimização de várias 
atividades cotidianas, tornando-as mais práticas e ágeis. 
g) novos materiais: a descoberta de novos materiais permite o avanço das técnicas construtivas, 
a redução de custos, menor geração de resíduos, entre outras características. São materiais mais 
leves e robustos, recicláveis e adaptáveis; podem apresentar propriedades inteligentes, tais 
como autorreparação ou autolimpeza (SCHWAB, 2016, p. 25). 
 A Revolução Industrial permitiu que o mundo testemunhasse diversos processos que 
tinham como propósito impulsionar a produção e adaptá-la às tecnologias vigentes em cada 
época. A Indústria 4.0 surge em meio a um cenário de significativas evoluções tecnológicas, 
trazendo consigo a visão de uma indústria cada vez mais capacitada para avançar e melhorar 
seu desempenho nos mais diversos aspectos, como produtividade, redução de custos, 
otimização de processos, entre outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
Capítulo 3 
A IMPRESSÃO 3D 
3.1 O surgimento da impressão 3D 
 A impressão 3D foi introduzida pela primeira vez em 1984 pelo engenheiro Charles 
Hull, no estado da Califórnia nos Estados Unidos. A técnica empregada na concepção dessa 
impressora foi a estereolitografia, a qual é uma tecnologia que solidifica resinas por luz 
ultravioleta. Hull trabalhava na produção de lâmpadas destinadas à solidificação de resinas em 
uma empresa que utilizava luz UV para aplicar camadas finas de plástico em mesas e móveis. 
Descontente com os atrasos na fabricação das peças plásticas, que podiam levar até dois meses 
para serem finalizadas, e fascinado pela tecnologia, ele sentiu-se compelido a criar e testar um 
sistema de fotopolímero. Esse sistema, essencialmente, corresponde ao processo 
contemporâneo de cura de resina fotossensível em camadas sucessivas, construindo a peça de 
forma gradual. 
 Dessa forma, surgem os primeiros protótipos feitos em laboratório (Figura 3.1), a partir 
dos quais a impressão 3D ganha impulso e continua se desenvolvendo até os dias de hoje. Após 
o primeiro modelo, Hull funda a primeira empresa de impressão 3D do mundo: a 3D Systems, 
sendo, atualmente, uma das maiores líderes do mercado. 
Figura 3.1: protótipo inicial de uma impressora 3D. 
 
 Fonte: Adaptado de 3DLAB (2021). 
 
 Após o surgimento do primeiro modelo, por Charles Hull, apareceram novas empresas 
concorrentes, como a 3D Modeler, fundada por Scott Scrump, que utilizava uma outra técnica 
para realização da impressão. SegundoWishbox (2020), o ponto decisivo da tecnologia de 
impressão 3D aconteceu em 2007, a partir de um projeto denominado de RepRap, que se iniciou 
23 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
na Inglaterra, o qual tinha como foco principal do projeto desenvolver impressoras destinadas 
à prototipagem e agilizar a produção de componentes plásticos. 
 Além disso, o design da impressora desenvolvido no projeto se destacava pela 
capacidade de autoreplicação, ou seja, era possível imprimir a maioria de seus próprios 
componentes. Com a iniciativa sendo disponibilizada gratuitamente na internet como código 
aberto, incluindo modelos de produtos, artigos e informações essenciais para replicá-la em casa, 
o projeto ganhou popularidade rapidamente, democratizando o acesso à tecnologia. A partir 
desse evento, surgiram diversos modelos de impressoras mais baratas e usuais, de forma que se 
popularizou o uso da impressão 3D, bem como o surgimento de novas empresas. 
3.2 Técnicas empregadas na impressão 3D 
 A evolução da tecnologia das impressoras 3D, também conhecida como a técnica de 
manufatura aditiva, ou ainda, prototipagem rápida, tem transformado gradualmente o processo 
de fabricação de objetos. Atualmente, existem diversos métodos de impressão, cada um 
operando de maneira única e empregando materiais específicos. Algumas impressoras 
depositam camadas de plástico derretido para criar objetos, enquanto outras utilizam laser para 
solidificar camadas de resina ou pó, resultando na formação do produto a partir de um banho 
de matéria-prima. Além dessas, há também impressoras que fabricam objetos a partir de 
materiais como vidro, aço e concreto. 
 De acordo com Ferreira et al. (2001), as tecnologias de impressão 3D dividem-se em 
duas categorias: os métodos com adição de material e os métodos com remoção de material. A 
primeira categoria é chamada de RP – Prototipagem Rápida, que, conforme Raulino (2011), é 
um processo de fabricação baseado na adição de material em camadas planas. Isto é, a partir da 
impressão de camadas sucessivas, obtém-se o objeto final, conforme o projeto. 
 Já segunda categoria é chamada de SRP - Prototipagem Rápida Subtrativa, o seu 
processo de fabricação se dá a partir de um bloco de material, desbastando-o até obter o objeto 
desejado. Esse tipo de tecnologia desbasta uma grande variedade de materiais, desde metais aos 
mais usuais dos polímeros como o nylon, ABS, Poliacetal, Acrílicos etc. A qualidade superficial 
e o tempo necessário para concluir os protótipos são igualmente impactados pelo tipo de 
material, pelas ferramentas de usinagem e pelos controles via software das operações do 
equipamento, anteriores à construção do objeto (CANCIGLIERI JUNIOR; SELHOST 
JUNIOR; SANT’ANNA, 2015). Este trabalho tratará especificamente da Prototipagem Rápida 
Aditiva. 
24 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
 Segundo Baeman (1997), a tecnologia de prototipagem rápida tem suas raízes em duas 
técnicas fundamentais: a topografia e a fotoescultura. A primeira foi desenvolvida por Blanther, 
no final do século XIX, para a criação de mapas em relevo, envolvendo a impressão de uma 
série de discos de areia que representavam as curvas de nível das cartas topográficas. Na década 
de 70, Matsubara (Mitsubishi Motors) introduziu um processo fotográfico inovador. Nesse 
método, regiões de uma camada de fotopolímero cobertas com pó de grafite ou areia eram 
endurecidas após exposição à luz, e posteriormente as outras partes eram removidas com a 
utilização de um solvente. Essa técnica mostrou-se eficaz na reprodução de superfícies de 
fabricação complexa devido à operação da máquina. 
 Já a segunda técnica – fotoescultura – teve início no século XIX com o objetivo de 
reproduzir fielmente peças tridimensionais. O francês Francois Willème propôs uma 
abordagem inovadora, posicionando 24 câmeras fotográficas de forma equidistante ao redor de 
um objeto central, disposto no centro de uma sala circular. Todas as câmeras eram ativadas 
simultaneamente, e a silhueta capturada por cada fotografia servia como guia para um artista 
esculpir uma das seções de uma porca cilíndrica no objeto. Para simplificar o processo de 
escultura, foi desenvolvida uma técnica que empregava uma luz graduada para expor uma 
gelatina fotossensível, cuja expansão era proporcional ao contato com a água. Esses anéis eram 
então fixados em um suporte para criar a réplica do objeto (BEAMAN, 1997) Foram a partir 
dessas pesquisas que se chegou as técnicas que hoje são empregadas na prototipagem rápida, a 
qual obteve êxito a partir do primeiro modelo de impressora 3D de Charles Hull, como já 
mencionado no item 3.1 deste trabalho. 
3.2.1 O processo até a impressão 
 De acordo com Wozny (1997), o processo de impressão é dividido em três etapas: pré-
processamento, processamento do protótipo rápido e pós-processamento, como explanados a 
seguir: 
a) o pré-processamento: é nessa etapa que o modelo do objeto a ser impresso é desenhado por 
meio de um software do tipo CAD. É possível também obter os dados desse objeto de forma 
digitalizada, utilizando a técnica de varredura. Após a obtenção do modelo, é necessária a 
conversão para um formato que seja aceito pela impressora, normalmente o formato mais 
utilizado é o STL (Stereolithography Tesselation Language), o qual, basicamente, refere-se à 
representação geométrica da superfície do modelo por meio de uma malha triangular, excluindo 
elementos como cores ou texturas comuns em sistemas CAD, que não são essenciais na etapa 
de prototipagem. 
25 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
b) o processamento: o tratamento das informações presentes no arquivo STL se inicia com a 
preparação do modelo, o qual passa por uma série de ajustes relacionados à validação e 
correção. É preciso definir a orientação do objeto com base nos eixos X, Y e Z no programa, 
bem como o número de camadas e as suas respectivas alturas e a velocidade de impressão. 
Nessa etapa, é preciso determinar a capacidade de suporte dessas camadas durante a impressão, 
pois a depender da altura e espessura destas, o peso próprio do objeto a ser impresso pode causar 
o seu colapso. A Figura 3.2 apresenta um esquema de como acontece a impressão pelo método 
da RP (Prototipagem Rápida). 
Figura 3.2: Esquema de impressão pelo método RP 
 
 Fonte: Adaptado de Raulino (2011). 
 A Figura 3.2 apresenta o desenvolvimento das etapas de impressão, isto é, é feita a 
definição do número de camadas (com suas respectivas alturas) e, a partir daí, inicia-se a 
impressão destas, uma após a outra, até a sua conclusão. As fatias – ou camadas – denotam um 
plano de corte associado a uma espessura uniforme, sendo cada uma delas percorrida 
(escaneada) para permitir a determinação precisa do formato desejado e a elaboração da 
trajetória de adição. 
 Para finalizar essa etapa, durante a impressão é necessária a observação de todo o 
processo, de modo que se faça o controle da operação por meio da emissão de sinais que guiarão 
o processo de adição do material. 
c) pós-processamento: por fim, tem-se a etapa de pós-processamento, que envolve as ações de 
cura, remoção da estrutura de suporte e, se necessário, a limpeza da peça para garantir o 
acabamento. 
26 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
3.2.2 Modelagem por Fusão e Depósito (FDM) 
 Essa técnica se baseia na formação de camadas resultantes do aquecimento, 
aproximadamente a 200°C, e do amolecimento de filamentos (arames) feitos de material 
termoplástico. Concomitantemente, outros fios amolecidos são utilizados como suporte para as 
áreas suspensas do modelo, proporcionando sustentação. Os filamentos utilizados na 
construção podem ser compostos de poliéster, polipropileno, ABS, elastômeros ou cera, 
enquanto o material de suporte consiste em uma combinação de ABS e cal. Esses materiais 
conferem durabilidade e resistência ao protótipo (RAULINO, 2011). É a segunda técnica mais 
utilizada no mundo. 
 A máquinaé composta por um cabeçote que se desloca nos eixos x e y, juntamente com 
uma plataforma encarregada de realizar movimentos verticais. O injetor de material aquece e 
extrai o filamento plástico que está enrolado em uma bobina. O material percorre dois bicos 
extrusores localizados no cabeçote, sendo então depositado na plataforma. Enquanto um bico 
libera o material destinado à formação do objeto, o outro dispensa o material a ser utilizado 
como suporte, especialmente em casos de fabricação de superfícies complexas. A Figura 3.3 
representa o esquema de uma máquina de modelagem FDM. Após a conclusão de cada camada, 
a plataforma desloca-se para baixo em uma medida equivalente à espessura da nova camada, 
preparando-se para a próxima fase de construção. 
Figura 3.3: Esquema de uma máquina de modelagem FDM. 
 
 Fonte: Adaptado de Ichi (2010). 
 
27 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
 A técnica de Modelagem por Fusão e Depósito (FDM) oferece algumas vantagens 
quando comparada a outras metodologias de impressão, incluindo menor desperdício de 
material e uma exigência reduzida de procedimentos de limpeza. Esse tipo de impressora é 
predominantemente empregado na produção de itens de menor complexidade, especialmente 
voltados para fins acadêmicos e produtos personalizados destinados à comercialização. Além 
disso, outra vantagem reside na ocupação reduzida de espaço, uma vez que os motores de 
acionamento requerem menos potência e refrigeração em comparação com as impressoras a 
laser, o que torna possível a instalação em ambientes não industriais (PORTO, 2016). 
3.2.3 Estereolitografia (SLA) 
 Segundo Badotti (2003), essa técnica fundamenta-se na polimerização de uma resina 
fotossensível (acrílica, epóxi ou vinil), a qual é composta por monômeros, fotoiniciadores e 
aditivos, sendo esse processo desencadeado por um feixe de laser. É a técnica mais antiga, 
porém, ainda a mais utilizada na atualidade. A estereolitografica é um processo pioneiro que 
foi patenteado em 1988 e hoje ainda é o método mais utilizado na impressão 3D. O 
procedimento para criar o objeto começa com o preenchimento da cuba utilizando resina, onde 
uma plataforma interna pode movimentar-se verticalmente. Sob orientações do controle 
numérico, um feixe laser incide sobre a superfície do líquido, causando a solidificação no ponto 
exato da incidência. Após a formação da camada, a plataforma desce para mergulhar novamente 
na cuba, possibilitando a criação de uma nova camada, seguindo esse padrão de maneira 
iterativa. Ao concluir a impressão, é necessário eliminar o excesso de líquido das peças, seguido 
pela conclusão do processo de cura em um forno (PORTO, 2016). A Figura 3.4 apresenta um 
modelo de uma máquina de SLA. 
Figura 3.4: Modelo de uma máquina de SLA. 
 
 Fonte: Ichi (2010). 
28 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
 Segundo Karasinski (2013), a técnica de SLA se destaca pela precisão superior na 
fabricação de objetos em comparação com o método FDM, gerando modelos mais intricados e 
robustos. Em decorrência, os custos associados à aquisição, manutenção e operação da máquina 
e dos materiais são mais elevados, caracterizando-a como uma tecnologia mais dispendiosa. 
3.2.4 Sinterização Seletiva a Laser (SLS) 
 A impressora SLS constrói objetos tridimensionais através da sobreposição de camadas 
homogêneas de pós poliméricos. Durante o processo, uma fina camada de pó é depositada 
dentro de um cilindro e, em seguida, solidifica-se com a incidência de um feixe laser 
(RAULINO, 2011). A metodologia emprega um equipamento mais robusto em comparação 
com a FDM, destacando-se por sua robustez mecânica e térmica. Contudo, sua principal 
vantagem reside na capacidade de empregar uma variedade de materiais na produção de objetos, 
incluindo poliamidas, elastômeros, cerâmicas e metais combinados com polímeros 
aglutinantes. Esse processo é repetido até que o objeto seja concluído. A Figura 3.5 ilustra o 
esquema de funcionamento da técnica de SLS. 
Figura 3.5: Esquema da técnica SLS. 
 
 Fonte: Ichi (2010) 
 Os elementos cruciais na produção de objetos por meio da sinterização a laser são: a 
intensidade do laser, a velocidade de movimento do feixe e o intervalo entre as trajetórias do 
laser. Os modelos apresentam notável resistência mecânica e térmica; no entanto, os custos 
associados são consideravelmente elevados (VOLPATO, 2007). 
29 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
3.2.5 Manufatura de objetos laminados (LOM) 
 Nessa técnica, o objeto a ser impresso é formado a partir de camadas do material 
utilizado em forma de tiras revestidas de adesivo que são grudadas umas nas outras. De acordo 
com Grimm (2005), o procedimento tem início com a desenrolagem de um rolo de papel 
impregnado com adesivo termoplástico em sua face inferior. Em seguida, um rolo previamente 
aquecido pressiona o papel sobre a camada anterior, consolidando a aderência. O recorte do 
contorno da peça na camada é realizado por meio de um laser. O papel de suporte, que não 
integra o componente, é cortado para facilitar a remoção da peça do interior do bloco formado 
pela bobina de papel. 
 O modelo apresenta uma aparência semelhante à madeira e compartilha custos 
comparáveis aos da SLA e da SLS, porém, sua qualidade é inferior. É possível fabricar peças 
relativamente grandes, sendo sua aplicação principal voltada à criação de moldes (RAULINO, 
2011). A Figura 3.6 apresenta um esquema de funcionamento da técnica de LOM. 
Figura 3.6:Esquema de funcionamento da técnica de LOM 
 
 Fonte: Ichi (2010) 
3.2.6 Impressão 3D (3D Print) 
 Nesse método de prototipagem rápida, é empregado o princípio de impressão similar ao 
utilizado em impressoras a jato de tinta de computadores. A máquina é elaborada utilizando 
componentes adaptados de impressoras convencionais. A distinção reside no fato de que, em 
vez de tinta, o cabeçote libera um agente aglutinante composto por uma solução aquosa e cola. 
30 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
Dentro de um compartimento que contém pó cerâmico ou polimérico, uma superfície se desloca 
verticalmente no eixo Z, causando a aglutinação do pó para criar a camada do objeto. À medida 
que essa superfície desce, um cilindro entra em ação para repor e nivelar as novas camadas, as 
quais são delineadas pelo deslocamento do cabeçote no plano XY. A Figura 3.7 ilustra uma 
impressora desse tipo. 
Figura 3.7: Impressora em pó do tipo jato de tinta. 
 
 Fonte: Adaptado de Waheed et al. (2016). 
 A Tabela 1 apresenta um rápido comparativo entre as técnicas de impressão 3D citadas 
nesse trabalho. 
Tabela 1: Comparação entre as características das técnicas de impressão 3D. 
Técnica empregada SLA FDM SLS LOM 3DP 
Variedade dos materiais Pequena Média Grande Pequena Média 
 
Qualidade superficial Regular Regular Boa Regular Boa 
Pós-acabamento superficial Regular Regular Bom Baixo Bom 
Precisão Excelente Regular Boa Baixa Regular 
Resistência ao impacto Regular Boa Boa Baixa Baixa 
Resistência à flexão Baixa Excelente Excelente Baixa Baixa 
Custo do protótipo Alto Baixo Alto Alto Médio 
Pós cura Sim Não Sim* Não Não 
 Fonte: Adaptado de Selhorst Junior; Canciglieri Junior e Iarozinski Neto (2007). 
31 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
3.3 A utilização da impressão 3D na indústria 
 Assim que surgiu a primeira impressora 3D, por causa do alto custo, sobretudo de 
compra do equipamento, não houve uma popularização do uso inicialmente. Ainda que um 
mero razoável de pesquisas a respeito dos benefícios da utilização da impressão 3D tenham 
sido divulgadas, a sua aceitação no mercado não foi imediata, limitando seu uso apenas por 
empresas de grande porte, as quais possuíam o capital necessário para realizar o investimento. 
Segundo Pinheiro et al. (2018), foi por volta do ano de 2006 que houve uma maior 
popularização do uso da impressora 3D, visto que a plataforma Fab@Home, conhecida como 
"Fabricação em Casa",fornecia orientações sobre a manufatura aditiva e desempenhava 
principalmente o papel de incentivar a comercialização e a utilização da primeira impressora 
tridimensional destinada ao uso doméstico. 
 Desde então, o emprego das máquinas de prototipagem rápida (RP) tem experimentado 
um aumento significativo nos últimos anos, e a perspectiva é de continuidade desse 
crescimento. Esse avanço é atribuído ao progresso nos processos e à redução nos custos tanto 
das matérias-primas quanto dos equipamentos. De acordo com Wohlers (2012), a principal 
utilização da tecnologia persiste na fabricação de protótipos, embora o setor da indústria de 
impressão 3D tenha apresentado um potencial bastante positivo. No ano de 2010, registrou um 
aumento de 24,1%, alcançando a cifra de US$ 1,325 bilhões, e em 2011 esse crescimento se 
elevou para 29,4%, atingindo US$ 1,714 bilhões. 
 A empresa de consultoria em manufatura aditiva liderada por Terry Wohlers, chamada 
Wohlers Associates e localizada no Colorado -EUA, publica relatórios anuais sobre a condição 
da impressão 3D e da manufatura aditiva desde 1996. Com base nesses relatórios, as Figuras 
3.8 e 3.9 apresentam gráficos da utilização da impressao 3D em alguns setores da indústria nos 
anos de 2007 e 2019, respectivamente. 
32 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
Figura 3.8: Setores que utilizavam a tecnologia RP em 2007 
 
 Fonte: Adaptado de Wohlers (2008) 
Figura 3.9: Setores que utilizavam a tecnologia RP em 2019 
 
 Fonte: Adaptado de Wohlers (2019) apud 3D Printing Industry (2022) 
 Segundo o relatório de 2022 da Wohlers Associates, o setor de manufatura aditiva 
registrou um crescimento de 19,5% em 2021, uma expansão superior à taxa de 7,5% observada 
em 2020. Essa elevação é largamente atribuída a uma recuperação global contínua da pandemia 
da COVID-19. Ainda de acordo com o mesmo relatório, conforme a maturidade do setor de 
impressão 3D se consolida, um número cada vez maior de empresas adota essa tecnologia para 
aplicações de produção em série. Historicamente, a principal utilização da manufatura aditiva 
tem sido na prototipagem funcional. Terry Wohlers destaca que um indicador desse crescimento 
é o aumento significativo no consumo de pó polimérico ao longo de 2021, registrando um 
33 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
crescimento de 43,3%, superando as resinas fotopoliméricas como o material mais empregado 
na impressão 3D (3D PRINTING INDUSTRY, 2022). 
 Hoje em dia, a tecnologia de prototipagem rápida encontra aplicação em uma variedade 
de setores, incluindo o aeroespacial, automotivo, médico e no desenvolvimento de produtos de 
consumo em geral. A seguir, serão delineados os setores de aplicação que demonstram os 
resultados mais promissores com o uso de impressoras. 
3.3.1 Indústria naval 
 De acordo com Porto (2016), a Marinha está incorporando a tecnologia de impressão 
3D para promover a autossuficiência operacional em seus navios. Quando uma peça se danifica 
durante uma missão em alto mar, encontrar um substituto imediato é uma tarefa desafiadora. 
Assim, os porta-aviões americanos USS Harry S. Truman e USS Kearsarge, navio de assalto 
anfíbio, foram equipados com impressoras 3D para a fabricação de peças personalizadas. Um 
outro exemplo, foi a fabricação de uma nova xícara de óleo (Figura 3.10) para uma máquina, 
uma vez que foi notado que a original era inadequada em tamanho para um funil a bordo do 
navio (VERGAKIS, 2015). A Figura 3.11 apresenta a maior hélice de navio já construída por 
impressão 3D, segundo Gurgel (2021). 
Figura 3.10: Impressora 3D na embarcação USS Harry S. Truman 
 
 Fonte: Vergakis (2015) 
Figura 3.11: Maior hélice já construída usando impressão 3D 
 
 Fonte: Gurgel (2021) 
34 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
 Assim como a Marinha americana, a Marinha Real britânica também está realizando 
testes utilizando a impressão 3D, como o foi o caso do lançamento de um drone produzido por 
uma impressora 3D diretamente do navio HMS Protector. Enquanto navegava pelas águas da 
Antártida, o navio quebra-gelo fabricou o drone a bordo e o utilizou como uma aeronave de 
controle remoto para explorar rotas livres de gelo. Com os avanços nas impressoras, essa 
tecnologia será empregada para a criação de drones de maior porte, transformando um navio 
porta-aviões não apenas em um aeroporto flutuante, mas em uma fábrica de aeronaves 
flutuantes. 
3.3.2 Indústria Aeroespacial 
 Desde a produção de partes essenciais para foguetes e satélites até a perspectiva de criar 
componentes diretamente no espaço, as tecnologias de impressão 3D capacitam o setor espacial 
a explorar fronteiras mais distantes. Empresas como a SpaceX e a Relativity Space são usuárias 
da impressão 3D na fabricação de componentes de foguetes (Figura 3.12). O uso da impressão 
3D permitiu sanar grandes problemas que existiam na produção de foguetes, como exemplo, a 
confecção de geometrias complexas, pois havia restrições na fabricação de certas peças devido 
às limitações dos processos de manufatura em atender a determinados requisitos. A introdução 
da impressão 3D superou esse limite, viabilizando, por exemplo, a construção de canais internos 
de refrigeração que seriam impossíveis de serem obtidos por métodos tradicionais de fabricação 
(SALDANHA, 2023). 
Figura 3.12: Câmara de empuxo GRCop-42, fabricada em cobre, através de impressora 3D 
 
 Fonte: Velo 3D apud Saldanha (2023) 
 Um outro exemplo de problema sanado foi a redução de tamanho e peso e integração 
entre as peças, pois otimizou e muito a construção dos foguetes. Ademais, dada a necessidade 
35 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
de peças cada vez mais complexas, precisou-se de novos materiais – ligas metálicas de última 
geração, por exemplo –, os quais foram concebidos atrelados a tecnologia da impressão 3D, 
para que fosse possível atender as demandas do alto padrão da indústria aeroespacial. 
 A tecnologia da manufatura aditiva também é utilizada na fabricação de satélites, como 
exemplo, tem-se a empresa Sidus Space, a qual lançou este ano o primeiro satélite impresso em 
3D. Da mesma forma, outras empresas, como a Fleet Space, pretendem conectar bilhões de 
dispositivos utilizando nanossatélites fabricados pela tecnologia 3D (Figura 3.13). Esse avanço 
abre a possibilidade de conectividade nos lugares mais precários e remotos. 
Figura 3.13: Antenas patch de radiofrequência (RF) impressas em materiais LaserForm para satélites. 
 
 Fonte: 3D Systems apud Saldanha (2023) 
 Ainda de acordo com Saldanha (2023), o programa 3D Printed Habitat Challenge, da 
Agência Espacial Americana (NASA), procurou abordagens inovadoras para o 
desenvolvimento de habitats em uma eventual missão a Marte. A equipe vencedora do desafio 
foi a SpaceFactory, que apresentou uma abordagem de construção em Marte utilizando 
impressão 3D para criar uma casa de vários andares (Figura 3.14). Seu método envolve a 
utilização de fibra de basalto extraída do solo marciano e bioplástico produzido a partir de 
plantas cultivadas no próprio planeta. Isso abriria a possibilidade de explorar Marte e iniciar a 
construção com recursos nativos do próprio planeta. 
Figura 3.14: Renderização do habitat Marsha impresso em 3D da AI Space Factory 
 
 Fonte: AI Space Factory apud Saldanha (2023) 
 
36 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
3.3.3 Indústria Automobilística 
 Na produção de um automóvel é necessário desenvolver ferramentas específicas para 
atender as particularidades de montagem. É habitual empregar materiais como aço ou alumínio 
na produção dessas ferramentas, mas esse método demanda tempo e frequentemente resulta em 
ferramentas com peso considerável. Em algumas situações, devido às complexidades 
associadas aos processos de fabricação tradicionais, é necessário criar múltiplas ferramentas 
para serem utilizadas de maneira conjunta na execução de uma tarefa específica. É nesse cenário 
que aimpressão 3D se destaca, pois é possível criar e até combinar ferramentas em um único 
artefato, utilizando um material mais leve. Isso simplifica as atividades e aprimora a eficácia 
das tarefas realizadas pelos colaboradores (TAMANINI e WILTGEN, 2022). 
 De acordo com Stratasys (2021), a empresa General Motors emprega a manufatura 
aditiva para substituir componentes de ferramentas em sua linha de produção. A Figura 3.15 
mostra uma ferramenta construída com impressão 3D. 
Figura 3.15: Ferramenta impressa para montagem de veículo 
 
 Fonte: Stratasys (2021) 
 Um outro exemplo de uso da impressão 3D na indústria automotiva foi pela empresa 
BMW. Segundo Tamanini e Wiltgen (2022), durante o processo de montagem de veículos na 
BMW, os colaboradores precisam pressionar vários tampões de borracha com seus polegares. 
Essa atividade repetitiva resultava em diversas lesões entre os funcionários da linha de 
montagem. Uma solução foi conceber, por meio da manufatura aditiva, um suporte específico 
para essa tarefa. Cada funcionário utiliza uma luva personalizada e especializada projetada para 
facilitar esse tipo de montagem, conforme Figura 3.16. 
 
 
 
 
 
37 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
Figura 3.16: Ferramenta impressa para montagem de veículo 
 
 Fonte: BMW apud Tamanini e Wiltgen (2022) 
 Além de ferramentas e acessórios, também pode ser feita a confecção de componentes 
do próprio motor, a exemplo, a empresa Porsche incorpora a manufatura aditiva na produção 
dos pistões do motor do veículo 911 GT2-RS (Figura 3.17). Esses cilindros, fabricados por 
meio da impressão 3D, apresentam uma redução de cerca de 10% em peso em comparação aos 
pistões forjados. Além disso, possuem um canal de resfriamento especial, inviável de ser 
construído pelo método convencional de manufatura subtrativa. Esse sistema de resfriamento 
contribui para uma maior potência no desempenho desse automóvel. 
Figura 3.17: Ferramenta impressa para montagem de veículo 
 
 Fonte: Porsche Newsroom (2020) 
 Por fim, até mesmo a construção completa de um veículo elétrico já é uma realidade 
para a impressão 3D. A Figura 3.18 apresenta o veículo LSEV (Low-Speed Eletric Vehicle), 
comercializado desde 2019 na Ásia e na Europa. É um carro elétrico, construído utilizando a 
manufatura aditiva e que tem o propósito de divulgar tanto a impressão 3D, como a utilização 
de carros elétricos. 
 
 
 
 
38 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
Figura 3.18: Veículo LSEV montado por meio de manufatura aditiva 
 
 Fonte: Polymaker (2016) 
3.3.4 Indústria da Medicina 
 A utilização da impressão 3D na medicina se origina da biônica, a qual pode ser 
definida, basicamente, como uma abordagem que emprega conhecimentos biológicos para 
resolver desafios relacionados à engenharia e design. Um grande campo de estudo da biônica é 
o dos implantes sintéticos em sistemas naturais, como por exemplo próteses e órgãos artificiais. 
Segundo Braga et al. (2023), o maior avanço e benefício esperado da impressora 3D para a área 
da saúde será o desenvolvimento de órteses (peça ou aparelho de correção ou complementação 
de membros ou órgãos do corpo) de órgãos humanos. 
 A utilização de próteses para melhorar a mobilidade de indivíduos amputados é uma 
prática comum na área médica. No entanto, encontrar uma prótese que se ajuste perfeitamente 
às necessidades de uma pessoa pode ser desafiador. Como resultado, pacientes frequentemente 
enfrentam limitações de movimento e desconforto devido ao uso contínuo do dispositivo. As 
próteses fabricadas por impressão 3D, além de serem mais acessíveis e de rápida produção, são 
desenvolvidas sob medida para atender às necessidades específicas de cada paciente 
(SELBETTI, 2022). A Figura 3.19 apresenta um modelo de impressora 3D utilizada para 
construção de uma prótese humana. 
Figura 3.19: Impressora 3D para próteses humanas 
 
Fonte: Adaptado de GZH Vida (2019) 
39 
Capítulo 3. A Impressão 3D 
 Assim como a fabricação de próteses, busca-se utilizar a tecnologia da impressão 3D 
para produção de órgãos. De acordo com Braga et al. (2023), a medicina tem grande expectativa 
em relação à impressão 3D como uma estratégia para reduzir um dos principais desafios do 
setor, que é a extensa lista de espera por transplantes de órgãos. O avanço tecnológico visa 
imprimir órgãos utilizando células-tronco do próprio paciente, buscando minimizar as taxas de 
rejeição frequentemente associadas a transplantes. Esse processo envolve a combinação de 
células-tronco vivas do paciente com fragmentos do órgão a ser impresso. Segundo Mais Laudo 
apud Braga et al. (2023), em 2019, cientistas da Universidade de Tel Aviv, em Jerusalém, 
conceberam e fabricaram um coração completo usando a tecnologia de impressão 3D. O órgão 
incluía células, vasos sanguíneos, ventrículos e câmaras.
40 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
Capítulo 4 
A IMPRESSÃO 3D NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
 Segundo Laruccia (2014), a indústria da construção civil desempenha um papel crucial 
ao proporcionar vantagens não apenas no aspecto econômico, mas também no social, 
promovendo o desenvolvimento contínuo do país. Ademais, destaca-se como um dos setores 
industriais com maior impacto na geração de empregos. De acordo com o Cadastro Geral de 
Empregados e Desempregados (CAGED), no período de janeiro a agosto de 2019, o Brasil 
registrou a geração de 593 mil novos empregos formais, sendo a construção civil a principal 
impulsionadora desse crescimento, com a abertura de 96,5 mil vagas, representando 16% do 
total de empregos criados. Em comparação, no mesmo intervalo de 2018, foram gerados 568 
mil empregos, com a construção civil contribuindo com 65,5 mil postos de trabalho, o que 
equivalia a 12% do total de empregos criados. 
 A despeito da relevância do setor de construção civil, este se configura como uma das 
atividades que mais degradam o meio ambiente, com seus impactos ambientais evidentes em 
todas as fases da cadeia produtiva. (LARUCCIA, 2014). Para além dos efeitos ambientais 
prejudiciais originados pela extração de matérias-primas, o processo de produção em si 
contribui significativamente para a degradação ambiental. A indústria também desempenha um 
papel proeminente na geração de resíduos sólidos e na emissão de gases de efeito estufa. 
(ARAÚJO, 2017). Um claro exemplo disso é o método de fabricação do cimento Portland, que, 
além de retirar seus componentes da natureza (calcário e argila), ocasiona considerável 
liberação de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera durante o processo produtivo. 
4.1 Contextualização 
 A procura por abordagens inovadoras, visando diminuir despesas, minimizar 
desperdícios e aumentar a eficiência, é uma constante em todos os setores, incluindo a 
construção civil. A inovação nessa indústria ocorre mais lentamente, se comparada a outras, 
como a automobilística, por exemplo. Um dos avanços da construção civil nas últimas décadas 
foi a substituição da tradicional prática de misturar e moldar concreto in loco, pelo concreto 
pré-moldado ou pré-fabricado na construção industrial de diversos países desenvolvidos e 
recentemente industrializados. Todavia, a indústria da construção civil ainda é muito artesanal. 
Por isso, a principal ênfase para uma estratégia de inovação na indústria da construção deve ser 
a utilização de tecnologia de outras áreas para reforçar as vantagens competitivas (TIDD et al., 
1997). 
41 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
 A impressão 3D emerge como uma opção revolucionária nesse cenário. Conforme 
previamente destacado, Charles Hull introduziu a impressão tridimensional em 1984, 
inicialmente como um método de prototipagem rápida. Atualmente, diversas técnicas de 
impressão em três dimensões estão disponíveis, contudo, o princípio fundamental continua 
sendo o da manufatura aditiva, no qual o material é incrementado de forma estratificada(QUEIROZ JUNIOR, 2022). De acordo com Wu et al. (2016), do ponto de vista da construção 
civil, além de residências, os edifícios também são produtos com potencial para utilização da 
impressão 3D. 
 Enquanto uma edificação, como um prédio multifamiliar, por exemplo, requer um 
investimento robusto, no que se refere a equipamentos e materiais, visto que cada edificação é 
única, a utilização de uma tecnologia como a impressão 3D necessita apenas de uma simples 
mudança feita na modelagem do edifício no software. Assim, verifica-se uma grande 
quantidade de benefícios propiciados por essa tecnologia, tais como: aprimoramento dos custos, 
redução de desperdícios, flexibilidade de design, redução de mão de obra e rapidez. 
 De acordo com Silva, et al. (2018), essa tecnologia já está em uso na construção civil 
em nações como a China e os Estados Unidos. Empresas desse setor nesses países conseguem 
fabricar em larga escala e têm a habilidade de construir 10 residências em menos de um dia. 
Um significativo benefício da aplicação dessa tecnologia é a capacidade de transportar e instalar 
o equipamento diretamente no local da construção, simplificando todo o procedimento. A 
Figura 4.1 mostra uma residência sendo construída por uma impressora 3D de grande porte. 
Figura 4.1: Residência sendo construída com impressora 3D de grande porte 
 
 Fonte: Garcia (2023) 
 Para além de construções convencionais, a tecnologia de impressão 3D também pode 
ser empregada na pavimentação de estradas e até mesmo na construção de pontes. Um exemplo 
notável é uma empresa belga que utilizou uma impressora 3D para pavimentar rodovias. Essa 
42 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
tecnologia executou as tarefas a uma velocidade cinco vezes superior, alcançando cerca de 500 
metros adicionais por dia, se comparada aos métodos tradicionais (FEUSER, 2017). Nos Países 
Baixos, foi apresentada em 2017 a primeira ponte para ciclistas fabricada em concreto (Figura 
4.2), ela foi construída por meio da sobreposição de 800 camadas finas de concreto. 
Figura 4.2: Ponte produzida por impressão 3D na Holanda 
 
 Fonte: Adaptado de LWT Sistemas (2017) 
 No que se refere a utilização da impressão 3D para construção civil, têm-se três técnicas 
principais: Contour Crafting (CC), D-shape e Concrete Printing. Os três métodos 
compartilham a característica de construção aditiva, no entanto, foram concebidos para 
diferentes propósitos e materiais, proporcionando vantagens específicas para cada um deles. 
 De acordo com Paul et al. (2016), geralmente, esses métodos de impressão seguem duas 
estratégias, a saber, bombeamento e extrusão, e métodos baseados em ligação seletiva. Em 
ambas as estratégias, um arquivo STL (Standard Triangulation Language) é derivado de um 
modelo CAD 3D e posteriormente subdividido em várias camadas 2D durante um processo 
conhecido como "fatiamento". As coordenadas cartesianas das camadas 2D, aliadas a 
parâmetros de impressão como velocidade da cabeça de impressão, taxa de extrusão e taxa de 
deposição de ligante, são posteriormente transferidas para uma impressora 3D em uma 
linguagem compreensível pela máquina. A estrutura almejada é, então, construída de forma 
progressiva, camada por camada, empregando as coordenadas e as taxas de impressão 
fornecidas. 
 4.2 Contour Crafting (CC) 
 A CC, que pode ser traduzida como “construção por contornos”, é a tecnologia 
precursora da impressão 3D na Construção Civil e está em constante evolução desde a 
concepção do seu conceito em 1998. O desenvolvimento é liderado por Behrokh Khoshnevis e 
43 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
sua equipe do Departamento de Engenharia Industrial e de Sistemas da University of Southern 
California, em Los Angeles, Califórnia (CUNHA, 2022). 
 Segundo Lim et al. (2011), essa técnica utiliza a extrusão de uma mistura de cimento 
através de uma espátula para criar um acabamento superficial suave por meio da sobreposição 
de camadas sucessivas. Foi concebida para abordar desafios na construção automatizada de alta 
velocidade, e o atual dispositivo de deposição pode aplicar material para formar uma parede 
estrutural completa, otimizando a utilização de materiais. A Figura 4.3 apresenta um exemplo 
de construção em escala utilizando a técnica de contour crafting. 
Figura 4.3: Exemplo de construção em escala utilizando a técnica de contour crafting 
 
 Fonte: Lim et al. (2012) 
 Basicamente, o processo construtivo consiste em usar um computador de controle para 
explorar a capacidade superior de formação de superfície de uma espátula com lâmina para 
criar com precisão superfícies com características complexas. O processo combina um processo 
de extrusão para formar as superfícies do objeto com um processo de enchimento (vazamento 
ou injeção) para construir o objeto essencial (KHOSHNEVIS, 2001). O dispositivo de extrusão 
(Figura 4.4), empregado na formação de elementos estruturais, apresenta várias aberturas, uma 
destinada a cada face exterior, bem como outras voltadas para o interior (núcleo) de uma 
estrutura de parede. Cada abertura lateral é acompanhada por uma espátula adjacente. Ao 
extrudir o material, a interseção das espátulas resultam em superfícies externas e superiores 
suaves em cada camada, alcançando uma precisão de até 2 micrômetros (Figura 4.5). O bocal 
pode ser ajustado para criar superfícies não-ortogonais, tais como cúpulas e abóbadas. (PORTO, 
2016). 
44 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
Figura 4.4: Conjunto do Bocal 
 
Fonte: Adaptado de Fabheads (2022) 
 
Figura 4.5: Exemplo de uso da técnica CC 
 
Fonte: Adaptado de Wolfs (2015) 
 A utilização do Contour Crafting (CC) na indústria da construção é ilustrada na Figura 
4.6. Nesse cenário, um mecanismo de guindaste, conduzindo o bocal, desloca-se ao longo de 
duas trilhas paralelas instaladas na área de construção. Isso possibilita a construção automática 
de uma única residência ou de um conjunto de casas, cada uma podendo ter um design distinto, 
tudo em uma única operação (CUNHA, 2022). 
Figura 4.6: Esquema de funcionamento da técnica de Contour Crafting 
 
Fonte: Contour Crafting (2016) 
45 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
 A investigação conduzida na University of Southern California tem progredido por meio 
de três etapas (KHOSHNEVIS (2004) apud WOLFS (2015)): 
• Etapa I - Tem como objetivo desenvolver a tecnologia CC fundamental para imprimir 
estruturas residenciais de uma única vez. Um sistema de pórtico transporta o bocal e 
outros braços robóticos se movem ao longo de duas faixas paralelas no local de 
construção. 
• Etapa II - Envolve a expansão do sistema para estruturas maiores, como comunidades e 
construções multi-residência. O sistema de construção integrado inclui métodos 
automatizados para azulejos, encanamento, fiação elétrica e pintura. Dessa forma, é 
possível produzir edifícios residenciais, hospitais, escolas e prédios governamentais. 
• Etapa III - Propõe a adaptação da CC como técnica para construção de comunidades 
inteiras. Sistemas e tecnologias de informação sensorial serão incorporados para 
inspeção em tempo real e feedback para o gerenciamento de projetos, visando uma 
implantação eficiente. 
4.3 Concrete Printing (CP) 
 Nos últimos anos, outras inovações na área da impressão 3D foram concebidas para 
atender às exigências específicas da indústria da construção. A técnica Concrete Printing foi 
desenvolvida por uma equipe do Departamento de Engenharia Civil e de Construção da 
Universidade de Loughborough (CUNHA, 2022). É importante esclarecer que apesar do nome 
da técnica, que traduzido livremente significa “impressão de concreto”, não há a presença de 
agregado graúdo, por isso, caracteriza-se como uma argamassa. A não utilização de agregado 
graúdo, geralmente, se dá para evitar a obstrução durante a extrusão, tendo emvista que o 
diâmetro do tubo extrusor é próximo do diâmetro do agregado graúdo, o que dificultaria o 
processo. 
 De acordo com Lim et al. (2011), o método Concrete Printing também utiliza a extrusão 
de uma mistura de cimento, no entanto, a abordagem desenvolvida preserva a liberdade 
tridimensional e oferece uma resolução de deposição inferior. Isso possibilita um maior controle 
sobre as geometrias internas e externas. Segundo Schuldt (2021), a técnica de Concrete Printing 
constitui-se como um processo de extrusão úmida, no qual o concreto pré-misturado ou 
argamassa à base de cimento é aplicado em camadas por um bocal, formando uma estrutura 
sem a necessidade de utilizar moldes. Todavia, difere da elaboração de contornos porque não 
incorpora técnicas de acabamento superficial, deixando os componentes impressos com uma 
aparência distinta em camadas. Um subproduto desse método é o acabamento superficial com 
46 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
nervuras, uma vez que a aparência final está diretamente relacionada à espessura da camada. A 
Figura 4.7 mostra o acabamento que pode ser alcançado diretamente durante o processo de 
fabricação. 
Figura 4.7: Exemplo de aplicação da técnica Concrete Printing 
 
Fonte: Adaptado de Lim et al. (2011) 
 Foi a partir de algumas limitações encontradas na técnica de Contour Crafting que os 
pesquisadores da Universidade de Loughborough desenvolveram o método Concrete Printing, 
como exemplo, o fato de que no método CC, tem-se a necessidade de procedimentos adicionais, 
tais como a criação de moldes, a incorporação de elementos de reforço e a aplicação de concreto 
em camadas com altura de até 20 mm (LIM et al. 2011). De acordo com Yossef e Chen (2015), 
a impressora usada na técnica de CP possui um quadro com dimensões de 5,4 m x 4,4 m x 5,4 
m (altura) e uma unidade de impressão (cabeça) que desloca uma viga móvel. Um bocal de 9 
milímetros é conectado à unidade de impressão para fornecer o material de extrusão. A Figura 
4.8 mostra a máquina usada pelos pesquisadores de Loughborough. 
Figura 4.8: Máquina utilizada pelos pesquisadores de Loughborough. 
 
 Fonte: Adaptado de Lim et al. (2011) 
47 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
4.4 D-Shape 
 A técnica D-Shape é um método de fabricação 3D concebido por Enrico Dini, que, à 
semelhança da CC e da Concrete Printing, fundamenta-se na fabricação aditiva. Contudo, a 
abordagem de Dini difere, não utilizando a extrusão para imprimir peças, ao contrário dos 
outros dois modelos. O método emprega um procedimento de deposição de pó, endurecido 
seletivamente através de um aglutinante. Cada camada de material de construção é aplicada 
com a espessura desejada, compactada e, em seguida, bicos montados em uma estrutura de 
pórtico depositam o ligante nas áreas onde a peça será solidificada. Uma vez concluída, a peça 
é removida do leito de pó solto (LIM et al., 2011). A Figura 4.9 mostra a cabeça de impressão 
sendo movida sobre a área de impressão e depositando o ligante onde a peça será solidificada. 
Figura 4.9: D-Shape 
 
 Fonte: Wolfes (2015) 
 Após a conclusão, a peça é retirada da camada de pó solto por meio de escavação. A 
areia não endurecida atua temporariamente como suporte para as camadas superiores, 
possibilitando formas que não podem ser obtidas por meio de uma única camada de material 
extrusado. Uma desvantagem desse método é a necessidade de espalhar e compactar a areia 
para cada camada. Após a finalização do elemento, toda a areia não utilizada deve ser removida 
(LIM et al. 2012). O D-Shape é uma abordagem tecnológica que incorpora a ideia de aplicar 
jato de tinta em pó no âmbito da Engenharia Civil (CUNHA, 2022). 
4.5 Impressoras 3D para construção civil 
 Segundo Paul et al. (2018), atualmente, existem três tipos de impressoras para 
construção civil: pórtico, robótica e os sistemas de guindaste (Figura 4.10). Esses sistemas são 
usados frequentemente na indústria e nas universidades. É importante mencionar que a 
impressora do tipo pórtico é também um sistema de guindaste, todavia, sua altura é 
normalmente fixa, como pode ser visto na Figura 4.10 a), enquanto o sistema de guindaste é 
ajustável quanto a sua altura (Figura 4.10 b)). 
 
48 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
Figura 4.10: Impressoras 3D atuais de concreto: a) pórtico, b) robótica e c) guindaste 
 
 Fonte: Paul et al. (2018) 
 As impressoras do tipo pórtico e guindaste possuem como vantagens a facilidade de 
escalonar as suas dimensões, diferente das impressoras do tipo robótica, as quais possuem uma 
dimensão fixa e, portanto, são menos flexíveis. Em contrapartida, as impressoras robóticas 
possuem maior velocidade e mais graus de liberdade, permitindo que ela execute tarefas mais 
específicas que não sejam possíveis de serem realizadas pelos outros dois tipos. Normalmente, 
quando o objeto a ser impresso não possui formas de alta complexidade – com muitos ângulos, 
por exemplo – opta-se pela utilização das impressoras do tipo pórtico ao invés das robóticas, 
pois o custo do robô é mais alto e carga suportada por ele é menor do que a suportada pelo 
pórtico. As impressoras deste tipo podem variar suas dimensões desde versões de laboratório a 
dimensões próximas de 40 x 10 x 6,60 m (comprimento x largura x altura), para impressão de 
construções de grande porte. 
 É possível ainda adicionar um robô às impressoras do tipo pórtico, de forma que o eixo 
rotacional adicionado permite a impressão de formas mais complexas, as quais não poderiam 
ser impressas por impressoras do tipo pórtico comum. A empresa Apis Cor desenvolveu uma 
impressora do tipo guindaste, a qual permitia a impressão em uma área de até 58 m², 
praticamente sem limitação quanto à altura (PAUL et al. 2018). 
4.6 Análise comparativa das principais técnicas 
 Indubitavelmente, as três técnicas (CC, CP e D-Shape) aqui apresentadas são as 
principais no ramo da impressão 3D para construção civil. Além disso, os três métodos 
49 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
comprovaram o sucesso na fabricação de componentes de tamanho significativo e são 
adequados para aplicações de construção e/ou arquitetura. Esses métodos de impressão foram 
fundamentais para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras e para as experimentações 
recentes na impressão de edificações (PORTO, 2016). Os três métodos compartilham a 
característica de serem construídos por meio da manufatura aditiva, no entanto, foram 
concebidos para aplicações e materiais distintos, conferindo a cada um vantagens específicas 
(LIM et al. 2012). 
 De acordo com Wu et al. (2016), a tecnologia CC foi criada como um dispositivo 
montado em guindaste para uso in loco, já as técnicas D-Shape e Concrete Printing são métodos 
de manufatura que utilizam pórticos para realizar a fabricação fora do local de instalação. As 
técnicas que utilizam a extrusão (CC e CP) como sistema de impressão se sobressaem em 
relação aos outros métodos em virtude das vantagens conferidas. A exemplo, tem-se a 
flexibilidade da impressão quanto ao design, visto que grande parte da forma a ser impressa 
independe do material a ser extrudado, permitindo o adiamento de decisões quanto ao design 
do elemento. 
 Em contrapartida, em técnicas que usam o processo de deposição de pó (D-Shape), 
como nas impressoras a jato de tinta – nas quais o material é solidificado por meio de um agente 
aglutinante –, as propriedades específicas do material de impressão precisam ser identificadas 
no início do processo de design, pois seu confinamento e entrega tornam-se elementos 
essenciais do planejamento mecânico da impressora. Em compensação, no que concerne a uma 
máquina que utiliza o mecanismo da extrusão, caso um material aprimorado seja concebido 
durante a vigência operacional da impressora, é suficiente realizar a substituição da cabeça de 
impressão e do material,preservando a integridade de toda a estrutura mecânica (PORTO, 
2016). 
 O método CC fabrica grande parte dos elementos verticais por compressão, em caso de 
necessidade de aberturas de vãos para portas ou janelas, utiliza-se elementos estruturais como 
uma verga, sobre a qual será construída a parede. Ambos os métodos – CP e o D-Shape – 
necessitam de apoio adicional para construir saliências e outros elementos de formato livre, no 
caso do D-Shape, por ser um processo baseado em deposição de pó, emprega material 
pulverulento não compactado como suporte, enquanto o CP utiliza uma substância secundária 
de maneira semelhante à técnica de FDM apresentada no capítulo 3. Como forma de resumir as 
semelhanças entre as técnicas supracitadas, LIM et al. (2011), desenvolveram o diagrama de 
Venn apresentado na Figura 4.11. 
 
50 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
Figura 4.11: Semelhanças entre as três técnicas (CC, CP e D-shape) 
 
Fonte: Adaptado de Lim et al. (2011) apud Porto (2016) 
 
 De acordo com Lim et al. (2011), a profundidade das camadas muda de acordo com a 
técnica empregada, sendo de 4 a 6 mm para as tecnologias Concrete Printing e D-Shape, e 
aproximadamente 13 mm em Contour Crafting. A principal compensação na profundidade da 
camada em todos os três processos é contra a velocidade de construção, ou seja, o número de 
camadas necessárias para construir a altura desejada. A decisão sobre o método a ser empregado 
será moldada pelo tamanho mínimo dos detalhes desejados, o acabamento superficial desejado, 
as propriedades do material escolhido e o design específico da peça. No contexto do processo 
D-Shape, a consideração acerca da penetração do aglutinante em cada camada representa um 
parâmetro importante. 
 Ainda conforme Lim et al. (2011), a taxa de impressão é igualmente influenciada pelas 
características do material de construção e/ou pela velocidade com que o aglutinante é 
depositado. A técnica Contour Crafting evita prolongados intervalos de tempo entre camadas 
ao imprimir uma camada completa em apenas duas passagens da cabeça de deposição. Por outro 
lado, a tecnologia D-Shape emprega um arranjo de múltiplos bicos montados sequencialmente 
em um pórtico, demandando apenas uma passagem única para cada camada. Contudo, é 
necessário empurrar o material por toda a extensão da área de construção, comprimindo-o e 
nivelando-o. Já a tecnologia Concrete Printing utiliza um único bocal de deposição, em 
contraste com a abordagem da D-Shape, o que implica na deposição exclusiva do volume 
necessário para a impressão. No entanto, a utilização de um único bocal inevitavelmente 
51 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
restringe a taxa de deposição, uma vez que o bocal precisa percorrer toda a extensão da área a 
ser construída. 
 Finalmente, os materiais utilizados nas três técnicas solidificam-se através de um 
processo de cura, o qual é intrinsecamente menos manipulável em comparação aos métodos 
convencionais de adição baseados em mudanças de fase, como calor ou UV. Tanto CC quanto 
CP são processos envolvendo umidade, ao passo que D-Shape é predominantemente um 
processo caracterizado como "seco". O Quadro 1 apresenta um resumo das semelhanças e 
diferenças entre as tecnologias apresentadas. 
Quadro 1: Comparativo dos processos de impressão 3D mais utilizados na indústria da Construção 
 
Fonte: Adaptado de LIM et al. (2012) apud Cunha (2022). 
4.7 Características e propriedades das argamassas impressas com a tecnologia 3D 
 De acordo com Mukhametrakhimov e Lukmanova (2021), ao examinar as composições 
de concreto mais comuns, observa-se que os materiais presentes na mistura, especialmente no 
que diz respeito aos agregados de grande dimensão, não são otimizados para a impressão 3D. 
52 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
Isso se manifesta em problemas como a ruptura de camadas, formação de vazios, fraturas, baixa 
resistência mecânica, deformações resultantes da significativa retração, entre outras questões. 
Esses problemas contribuem para a redução da durabilidade dos produtos fabricados com esse 
material. Por isso, o material mais adequado para a impressão 3D na construção civil são as 
argamassas. As Figuras 4.12 e 4.13 apresentam defeitos comuns pela utilização de misturas 
inadequadas. 
Figura 4.12: Defeito causado em uma construção residencial feita com impressão 3D: 
a) No início da impressão; b) Impressão finalizada 
a) b) 
Fonte: Le Roux apud Mukhametrakhimov e Lukmanova (2021) 
 
 A Figura 4.12 evidencia nitidamente uma falha em que a camada anterior não consegue 
sustentar o peso próprio da camada subsequente, resultando em deformações na geometria da 
peça. Mais precisamente, ocorre um aumento na largura e uma redução na altura das camadas, 
provocando, por conseguinte, uma diminuição na resistência mecânica, uma adesão inadequada 
entre as camadas e uma redução na durabilidade do material (QUEIROZ JUNIOR, 2022). 
Figura 4.13: Defeito em uma parede de concreto causado por impressão 3D 
 
Fonte: CyBe Additive Industries apud Mukhametrakhimov e Lukmanova, (2021) 
 
 A Figura 4.13 apresenta a ruptura de uma porção da parede de concreto fabricada por 
uma impressora 3D. É de suma importância destacar a forma de moldagem desses materiais, 
53 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
pois a ausência de fôrmas não apenas dificulta a cura da argamassa e/ou concreto, mas também 
aumenta a probabilidade de ruptura de camadas ou até mesmo o colapso parcial ou total da 
estrutura. Além disso, não existe um método de compactação da peça, como é comum em peças 
de argamassa ou concreto tradicionais; a "compactação" ocorre devido ao peso próprio das 
camadas. Segundo Mukhametrakhimov e Lukmanova, (2021), os principais elementos que 
exercem impacto nas composições de argamassas destinadas à impressão incluem a 
trabalhabilidade, a fluidez para transporte entre os tubos de extrusão (tixotropia), a ausência de 
fraturas e fissuras na mistura, a reduzida retração, a elevada aderência e a resistência plástica. 
Para os produtos finais, é imperativo que demonstrem a força adequada, uniformidade e 
estabilidade em suas propriedades. 
 A relação água/cimento (a/c) destaca-se como um dos fatores primordiais para a 
organização e fortalecimento da pasta de cimento no contexto da construção por impressão 3D. 
Uma abordagem para aprimorar as características reológicas das misturas de concreto 
destinadas à impressão 3D consiste na incorporação de minerais ativos e aditivos químicos. 
Além disso, a utilização de sílica é uma alternativa visando reduzir a retração na mistura 
(ZHANG, et al., 2018; SLAVCHEVA, 2019). Em situações em que as misturas de argamassa 
ou concreto, produzidas por impressão 3D, manifestem uma resistência e tenacidade à fratura 
insuficientes, uma abordagem viável consiste na introdução de reforço por meio de fibras 
diversificadas, tais como polietileno, vidro, basalto, entre outras. (NERELLA; OGURA; 
MECHTCHERINE, 2018; YIHE, 2011; KLYUEV et al., 2019). 
4.7.1 Interface entre camadas 
 Outro aspecto de considerável relevância que incide diretamente sobre as peças 
fabricadas pela tecnologia 3D é a interface entre as camadas. Dada a natureza dos elementos 
produzidos, é inevitável a presença dessa interface. Frequentemente, é nessa zona entre as 
camadas que se encontram os pontos mais vulneráveis da estrutura (ver Figura 4.14), os quais 
desencadeiam uma anisotropia mais pronunciada e impactam negativamente não apenas no 
desempenho mecânico, mas também na durabilidade dos elementos a serem impressos. 
(VENKATESH; HEMPEL; MECHTCHERINE, 2019). 
 
 
 
 
 
54 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
Figura 4.14: Pontos fracos localizados nas interfaces entre camadas. 
 
Fonte: VENKATESH; HEMPEL; MECHTCHERINE (2019) 
 Na Figura 4.14 observa-se a acumulação de água em determinados pontosnas interações 
entre as camadas, resultando em impactos diretos nas propriedades físicas e mecânicas da peça 
impressa, assim como em sua durabilidade. Este acúmulo pode ter origem na elevada 
porosidade da interface. As forças de aderência entre as camadas podem ser descritas em termos 
de parâmetros documentados na literatura, tais como a rugosidade do substrato, coeficientes de 
coesão e atrito na interface, níveis de umidade e saturação do substrato, porosidade do substrato, 
temperatura ambiente e do substrato, tensão normal à interface, composição do concreto 
aplicado, especialmente o uso de agente adesivo, idade do substrato e, se aplicável, grau e 
orientação do reforço, ou seja, a ligação entre o substrato e o revestimento. (COSTA; 
ALFAIATE; JÚLIO, 2012; SANTOS et al., 2012; Eurocode 2, 1992). 
 Segundo Venkatesh et al. (2019), em peças que já estão endurecidas, as fragilidades 
podem estar associadas ao desgaste da superfície do substrato ou, alternativamente, a uma 
rugosidade inadequada. Os autores mencionados também sustentam que o desempenho 
mecânico das interfaces entre as camadas, principalmente quando submetidas a forças de tensão 
e cisalhamento, está intrinsecamente ligado às propriedades reológicas e morfológicas, assim 
como aos estados físico e químico tanto do substrato quanto da sobreposição realizada. 
 Como mencionado anteriormente, a ausência de moldes na fabricação de argamassas 
3D expõe as peças extrudadas a influências de fatores externos, que podem comprometer a 
integridade da estrutura. Consequentemente, as interfaces entre as camadas tornam-se 
suscetíveis a esses agentes externos, justificando a necessidade de uma investigação meticulosa 
sobre a ligação entre elas. Zareiyan e Khoshnevis (2017), examinaram o impacto das dimensões 
dos agregados e dos parâmetros do processo na aderência entre camadas. Em suas análises, 
constataram que a força de adesão entre camadas, com uma dimensão de 2,5 cm e um intervalo 
55 
Capítulo 4. A Impressão 3D na Construção Civil 
 
de seis minutos entre elas, diminuiu em 19% em comparação com amostras monolíticas. Panda 
et al. (2018), investigaram os efeitos dos parâmetros do processo na resistência à tração e, em 
suas pesquisas, determinaram que a redução da altura de lançamento, isto é, a distância entre o 
bico e o elemento a ser impresso, resulta em um aumento considerável na resistência de união. 
 
56 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
Capítulo 5 
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DA IMPRESSÃO 3D NA 
CONSTRUÇÃO CIVIL 
 
 Neste capítulo, procura-se apresentar exemplos concretos referentes à utilização de 
impressoras 3D no setor da construção civil. Após a revisão das tecnologias fundamentais e os 
estudos de impressão em concreto no capítulo anterior, apresenta-se agora algumas aplicações 
específicas na indústria da construção, com o intuito de possibilitar uma análise mais 
aprofundada dos métodos empregados. É importante esclarecer que os exemplos, em sua 
maioria, não foram detalhados no universo acadêmico, portanto, as informações foram 
predominantemente adquiridas por meio de notícias disponíveis na internet. 
5.1 Edifícios construídos com componentes impressos 
 De acordo com Wu et al. (2016), em virtude das dimensões das impressoras 3D, 
argumentou-se que modelos ou construções de médio ou grande porte seriam impraticáveis 
utilizando as tecnologias existentes. No entanto, observou-se uma notável evolução no 
desenvolvimento de impressoras 3D em larga escala para atender à demanda da impressão 3D 
em um contexto industrial, particularmente na última década. Um exemplo do avanço da 
impressão 3D em obras de grande porte é a empresa chinesa WinSun Decoration Design 
Engineering Co., a qual utilizou uma impressora de 150 m (comprimento) x 10 m (largura) x 
6.6 m (altura) para imprimir 10 casas (de 200 m² cada), em 2014, Figura 5.1, no Parque 
Industrial de Alta Tecnologia de Xangai, no distrito de Qingpu. 
Figura 5.1: Parque industrial de alta tecnologia em Qingpu 
 
 Fonte: Luimstra (2014) 
 O procedimento adotado assemelha-se a técnica Contour Crafting, com a impressão de 
uma camada externa seguida pela criação de uma estrutura interna em padrão zigue-zague. A 
Figura 5.2 mostra a inserção de reforço entre as camadas durante o processo de impressão. 
Utilizando essa técnica, a empresa completou diversos projetos, incluindo residências 
individuais, mansões e um edifício de cinco pavimentos com uma área de 1.100 m². A 
57 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
composição empregada na construção incorpora fibra de vidro, aço, cimento, agentes de 
endurecimento e materiais reciclados provenientes de resíduos de construção (WOLFES, 
2015). 
Figura 5.2: Reforço para pontos fracos localizados nas interfaces entre camadas 
 
 Fonte: Wolfes (2015) 
 
 Apesar da similaridade com a tecnologia CC, a qual imprime toda a construção in loco, 
a empresa WinSun utilizou uma abordagem diferente quanto a logística. A empresa imprimiu 
grandes componentes que fariam parte das residências em uma fábrica e os transportou para 
montagem no canteiro de obras. A Figura 5.3 mostra o içamento das peças impressas. 
Figura 5.3: Içamento de peças impressas 
 
 Fonte: Adaptado de Wolfes (2015) 
 
 Um outro exemplo da evolução do uso da impressão 3D na construção de edificações 
foi a impressão de um edifício residencial completo, também pela WinSun, com cinco andares, 
representando um investimento total de 161 mil dólares (Figura 5.4). A construção abrange uma 
área total de 1.100,00 m², e na ocasião da inauguração, não foi autorizada para habitação devido 
às regulamentações de segurança chinesas. Localizada no Parque Industrial de Sunzhou, na 
província de Jiangsu, no leste da China, essa estrutura permanece como um exemplo marcante 
da aplicação da tecnologia de impressão 3D na construção. 
 
58 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
 
Figura 5.4: Prédio de cinco andares impresso em 3D na China 
 
 Fonte: Sevensonn (2015) 
 Segundo 3DERS (2015), a WinSun projeta que a implementação da tecnologia de 
impressão 3D possa resultar em uma economia significativa, variando entre 30% e 60% nos 
materiais de construção, além de reduzir os prazos de produção de 50% a 70%. 
Simultaneamente, antecipa uma diminuição nos custos de mão de obra na faixa de 50% a 80%. 
Wu et al. (2016) elencaram 3 principais dificuldades enfrentadas pela empresa WinSun nos 
empreendimentos lançados: 
• Abordagem indireta: assemelhando-se a projetos de concreto pré-fabricado, os 
elementos de construção foram impressos em uma instalação fechada, transportados 
para o local da construção e montados in loco. Assim, tanto a vila quanto o edifício de 
cinco andares não foram criados diretamente a partir de dados eletrônicos. Apesar de 
ser comum utilizar conexões ao instalar componentes de concreto pré-fabricado, tanto 
na vila quanto no edifício, optou-se pelo contato direto entre as peças. 
• Suscetibilidade à quebra: apesar da incorporação de fibra de vidro para reforçar a 
resistência do concreto impresso, o material revelou-se frágil para ser empregado como 
componentes estruturais e elementos de construção responsáveis por suportar cargas 
horizontais, como lajes e escadas. No entanto, ao utilizar o material em componentes de 
suporte de carga, ele pode ser impresso em formato de molde (Figura 5.5). Portanto, 
uma notável vantagem dessa tecnologia é a eliminação da etapa de remoção do molde. 
 
 
 
59 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
 
Figura 5.5: Molde de concreto impresso pela WinSun 
 
 Fonte: Wu et al. (2016) 
• Exclusão de serviços de construção: serviços essenciais, como instalações elétricas e 
canalizações, não foram incorporados ao procedimento de impressão 3D. 
Consequentemente,foram necessárias atividades adicionais, resultando em desafios 
para a integridade estrutural. A Figura 5.6 ilustra a ausência de integração dos serviços 
elétricos no processo de impressão, demandando perfurações subsequentes que podem 
acarretar possíveis danos. 
Figura 5.6: Falta de integração com as instalações 
 
 Fonte: Wu et al. (2016) 
5.2 Edifícios construídos com as paredes impressas in loco 
 Um exemplo de construção in loco utilizando a impressão 3D foi a empresa 
TotalKuston, a qual construiu uma casa de festas de 130 m² (Figura 5.7) anexa ao Lewis Grand 
Hotel, nas Filipinas. A equipe da TotalKuston identificou, nas Filipinas, uma areia única 
contendo cinzas vulcânicas. Apesar de ser desafiador extrudir esse material, ele resultou em 
60 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
paredes robustas com uma adesão eficaz entre as camadas. O processo de impressão 3D 
demandou aproximadamente 100 horas, excluindo uma considerável quantidade de 
interrupções para a instalação de encanamento, fiação e a produção de vigas de concreto. Ainda 
de acordo com Burem (2016), o processo de preparação das peças em Minnesota, seu transporte 
para o local de aplicação e a montagem da impressora demandaram vários meses. Conforme o 
proprietário da TotalKuston, apesar de ser econômica a impressão de residências em termos de 
materiais e trabalho manual, o processo de estabelecer uma fábrica em um país distinto e iniciar 
a montagem de impressoras ainda representa um custo significativo. 
Figura 5.7: Detalhes da impressão da casa de festas 
 
 Fonte: Burem (2016) apud Porto (2016) 
 Um outro exemplo de impressão in loco foi a empresa Apis Cor, que construiu o maior 
edifício do mundo por meio de impressora 3D, sendo este um edifício de escritórios de dois 
andares em Dubai, com uma área de superfície de 640 m² e altura de 9,50 m, conforme Figura 
5.8. Segundo Marinho (2020), a edificação foi realizada com uma máquina operada sem 
proteção em condições climáticas adversas. Uma equipe reduzida assumiu a responsabilidade 
pela preparação da fundação, inserção de armações para reforço estrutural, aplicação de 
cobertura, abertura de espaços para janelas e execução das instalações elétricas e 
hidrossanitárias. Cabe ressaltar que esses processos ainda não foram automatizados. 
 Por meio deste empreendimento, ampliou-se a compreensão das tecnologias de 
manufatura aditiva empregadas em construções de grande envergadura. Este avanço, 
61 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
inquestionavelmente, contribuiu para o refinamento dessa tecnologia e estabeleceu os alicerces 
para a criação de novas versões e concepções. 
 
Figura 5.8: a) Impressão de edificação de dois pavimentos em Dubai e b) edificação concluída 
a) 
b) 
 Fonte: Adaptado de Apis Cor (2020) 
5.3 Impressão 3D de uma residência no Brasil em Macaíba/RN 
 Segundo Cunha (2022), no ano de 2020, introduziu-se a tecnologia de impressão 3D no 
Brasil por meio de uma startup universitária. Esta iniciativa foi estabelecida em 2015 por 
estudantes de engenharia da Universidade Potiguar. A mencionada startup desempenhou um 
papel crucial ao conceber a primeira máquina de impressão 3D em concreto na América Latina. 
A 3D Home Construction, empresa criada pelo grupo de estudantes, foi a responsável por um 
dos projetos recentes mais inovadores. Uma residência (Figura 5.9) com área de 66,00 m² foi 
erguida em Macaíba/RN, na região metropolitana de Natal/RN, em um período de 48 horas. 
Figura 5.9: a) Planta baixa da residência e b) construção real 
a) 
62 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
b) 
 Fonte: 3D Home Construction (2020) 
 
 A residência possui 5 cômodos e possui os requisitos do padrão de habitação de interesse 
social. A implementação da impressora 3D possibilitou uma despesa de R$ 50,00/m² para a 
execução da laje e aquisição do material de impressão. Prevê-se que, no futuro, os custos 
diminuam ainda mais, variando entre 20 e 50% do montante registrado nesta inicial experiência. 
Além disso, a adoção dessa tecnologia pode resultar em uma economia de 30% do material 
geralmente descartado em processos tradicionais de construção, contribuindo para a redução do 
desperdício (CREA/RJ, 2020). 
 Utilizando uma técnica muito próxima da CC, a impressora utilizada foi do tipo pórtico, 
como pode ser observado na Figura 5.9 b), a estrutura possuía área de impressão de 12m 
(comprimento) x 7,6 m (largura) x 3m (altura) – a empresa garantiu que essas medidas podem 
ser ajustadas para comprimentos maiores – dentro de um lote 10 x 20m. O traço formulado 
pelos engenheiros da 3D Home Construction foi previamente submetido a testes, sendo a 
argamassa extrudida por uma tubulação de ¼”. Após diversos experimentos, chegaram à 
mistura final utilizada na construção da residência, que alcança uma resistência de 29 Mpa após 
quatro dias de cura. Os materiais empregados na extrusão são idênticos aos utilizados em 
construções convencionais (CUNHA, 2022). 
 A composição do traço está em processo de patenteamento pela empresa e, por isso, não 
foi divulgada. Todavia, trabalhos realizados no Brasil, como o de Queiroz Junior (2022), 
revelam que argamassas com espalhamento (flow table) entre 210 a 230 mm são extrudáveis 
utilizando uma impressora com tecnologia semelhante a utilizada pela 3D Home Construction, 
porém, em dimensões de laboratório. Apesar da relevante divulgação da obra, por falta de 
recursos e patrocínios, a casa não foi concluída na época. 
63 
Capítulo 5. Exemplos de Aplicação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
 Portanto, a experiência no Brasil se mostra limitada e incompleta, se comparada ao 
grande número de trabalhos desenvolvidos no exterior. Entretanto, de acordo com Santos 
(2021), acredita-se que a adoção da impressão 3D no Brasil alcance um avanço significativo 
com a implementação do Hubic – Hub de Inovação e Construção Digital. Este projeto resulta 
de uma colaboração entre a Universidade de São Paulo (USP) e a Associação Brasileira de 
Cimento Portland (ABCP). O Hubic será equipado com uma impressora de grande porte, 
visando impulsionar a aplicação dessa tecnologia não apenas no setor imobiliário, mas também 
em projetos de infraestrutura, além da parceria com 14 empresas do setor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
64 
Capítulo 6. Análise de Viabilidade da Implementação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
Capítulo 6 
ANÁLISE DA VIABILIDADE DE IMPLEMENTAÇÃO 
DA IMPRESSÃO 3D NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
 
 Indubitavelmente, a impressão 3D é um dos processos mais inovadores da indústria da 
construção civil, e consigo traz benefícios claros, quando comparado aos sistemas 
convencionais de construção. Para Yossef e Chen (2015), a impressão 3D facilita a produção 
em larga escala, requer menos trabalho manual, acelera o processo de construção e gera uma 
quantidade reduzida de resíduos quando comparado aos métodos tradicionais de construção. 
Este capítulo tem o objetivo de apresentar as principais vantagens e desvantagens da 
implementação da impressão 3D na construção civil, de modo que seja possível analisar sua 
viabilidade. 
 Como outros métodos de construção já desenvolvidos, há vantagens e desvantagens da 
utilização da impressão 3D nesta indústria. Schuldt (2021) analisou a viabilidade da utilização 
dessa técnica em ambientes remotos, ou seja, locais caracterizados por isolamento geográfico, 
uma economia subdesenvolvida ou condições mais desfavoráveis. Parte de suas conclusões 
serão apresentadas nos tópicos abaixo. 
6.1 Vantagens 
6.1.1 Liberdade de design 
 Conforme já apresentado neste trabalho, as técnicas de impressão 3D permitem 
inúmeras possibilidades de design das peças a serem impressas. A construção civil, no seu 
modus operandi convencional, limita-se a confecçãode formas para construção de peças 
estruturais, por exemplo, sendo difícil produzir peças com um design mais arrojado. Dessa 
forma, a impressão 3D se mostra uma alternativa ideal para vencer essa dificuldade, visto que 
a impressão pode ocorrer sem a utilização de moldes, permitindo formas com curvas e 
geometrias que são até mesmo impossíveis para o método de construção convencional. Isso 
permite uma performance melhor no que se refere a customização e a personalização de 
projetos. 
6.1.2 Economia 
 Exemplos como a construção pela empresa WinSun de 10 casas em um período menor 
que 24h (ver o capítulo anterior), evidenciam os benefícios da impressão 3D no que se refere a 
economia. A indústria da construção, assim como as demais, está sempre em busca da 
65 
Capítulo 6. Análise de Viabilidade da Implementação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
realização das atividades no menor prazo, com o menor custo e com a qualidade adequada. 
Nessa perspectiva, a automação presente no processo de impressão agiliza toda a construção, 
as máquinas são capazes de substituir os operários na maioria dos serviços envolvidos na 
execução da edificação, permitindo uma grande redução da mão de obra e um evidente aumento 
na produtividade. Ademais, é possível um planejamento mais enxuto, considerando a eficácia 
na programação e execução das operações. 
6.1.3 Sustentabilidade 
 De acordo com Ford (2016), destacam-se três dos muitos benefícios em relação a 
sustentabilidade da aplicação da impressão 3D na construção civil. 
• Aprimoramento na eficiência dos recursos: é possível realizar melhorias em ambas as 
etapas, desde os processos de produção até o uso dos produtos, ao redesenhar para a 
manufatura aditiva. 
• A extensão da vida útil do produto: obtida por meio de técnicas como reparo, 
remanufatura e reforma, além de padrões socioeconômicos mais sustentáveis, incluindo 
relações mais estreitas entre produtores e consumidores e conexões mais sólidas entre 
pessoas e produtos. 
• Reformulação das cadeias de valor: implica em cadeias de suprimentos mais concisas 
e diretas, produção mais próxima dos locais de consumo, abordagens inovadoras na 
distribuição e estabelecimento de novas colaborações. 
 Uma outra vantagem clara a respeito da sustentabilidade, é a redução na geração de 
resíduos, pois este é um grande problema da indústria da construção civil, visto que esta gera 
uma grande quantidade de resíduos e as operações para sua destinação adequada são de alto 
custo. Além do método propiciar um controle efetivo dessa geração de resíduos, em alguns 
casos, pode-se utilizar, com o devido controle, resíduos de demolição de construções que 
consequentemente contribuem para redução dos custos totais da obra. 
6.1.4 Lean Construction 
 Este termo pode ser traduzido como “construção enxuta” e refere-se a um modelo de 
gestão, no qual busca-se reconhecer o valor, organizar de maneira otimizada as ações que 
contribuem para esse valor, executar essas atividades sem interrupções quando demandadas e 
realizar essas tarefas de forma maximamente eficaz (WOMACK E JONES, 2004). Em suma, a 
aplicação do Lean Construction na construção civil significa uma construção limpa, com o 
mínimo de desperdício e utilização consciente do material e dos recursos disponíveis. Nessa 
66 
Capítulo 6. Análise de Viabilidade da Implementação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
perspectiva, para Khoshnevis (2004), as máquinas projetadas para criar contornos na construção 
podem operar totalmente com energia elétrica, eliminando assim as emissões. Devido à sua 
abordagem precisa na fabricação aditiva, a impressão 3D pode resultar em quantidades mínimas 
ou inexistentes de desperdício de material, corroborando diretamente para a filosofia do Lean 
Construction. 
 Segundo Cunha (2022), a aplicação da filosofia Lean Construction ocorre naturalmente 
na impressão 3D, pois otimiza a logística da obra, promove uma cultura de colaboração, elimina 
desperdícios e excessos, resultando, em última análise, em maior valor para as partes 
envolvidas. 
6.2 Desvantagens 
6.2.1 Custo inicial 
 Um dos grandes desafios para implementação da impressão 3D é o alto investimento 
inicial associado a aquisição do maquinário, bem como o treinamento da mão de obra e a baixa 
adoção pelo mercado no Brasil, que dificultam a difusão dessa tecnologia. Além disso, o 
número de pesquisas acerca do tema é muito baixo no Brasil. Como apresentado no capítulo 
anterior, a falta de investimento em pesquisas sobre o tema limita o desenvolvimento da técnica, 
bem como a busca por soluções de menor custo. 
6.2.2 Transporte e armazenamento 
 Como já apresentado, existem impressoras que constroem diretamente no local da obra, 
assim como impressoras que constroem em uma fábrica e transportam as peças impressas para 
o local de execução. Dessa forma, é necessário um planejamento logístico complexo para 
armazenamento e transporte, tanto do maquinário, quanto das peças impressas. Devido as 
grandes dimensões das impressoras comumente utilizadas, é um risco o transporte entre obras, 
sendo uma alternativa mais segura a produção das peças em uma espécie de fábrica. Todavia, 
deve-se ter uma série de cuidados no transporte, pois esses materiais não podem ser expostos a 
todo tipo de intempérie ou ambiente. 
6.2.3 Cultura 
 De modo geral, a cultura sempre foi um problema no desenvolvimento da indústria no 
Brasil. A exemplo da alvenaria estrutural, que até hoje ainda gera reprovação por parte da 
população, a qual finda por não acreditar na eficiência e segurança do método, ou ainda a 
utilização de painéis de drywall, que sofre do mesmo preconceito. Dessa forma, não é diferente 
67 
Capítulo 6. Análise de Viabilidade da Implementação da Impressão 3D na Construção Civil 
 
com a impressão 3D, é preciso uma certa difusão de informações com o propósito de 
conscientizar a população sobre os benefícios da técnica, de forma que se potencialize a 
utilização desta no mercado da construção civil. 
6.2.4 Limitações da técnica e o desemprego 
 Apesar do crescimento, ainda que lento, da fabricação de novos modelos de impressoras 
3D adaptadas para a indústria da construção civil, a maior parte dessas máquinas possuem 
limitações como altura máxima, necessidade de área útil para movimentação do motor e bico 
injetor, entre outras, de modo que ainda não é possível uma adequação ideal para as obras 
correntes, o que limita a utilização da tecnologia. 
 Um outro ponto a respeito do aumento da utilização da impressão 3D é a redução da 
mão de obra. Isso afeta diretamente o crescimento no número de desempregados no Brasil, pois 
a indústria da construção civil é responsável por boa parte da geração de empregos, conforme 
os registros do Cadastro Geral de Empregados e Desempregados (CAGED) no Brasil, o qual 
registrou que de janeiro a agosto de 2019, dentre os 593 mil empregos formais gerados, a 
construção civil foi a principal contribuinte, com 96,5 mil empregos (representando 16% do 
total). No mesmo período de 2018, foram criados 568 mil empregos, e a construção civil 
contribuiu com 65,5 mil empregos (equivalendo a 12% do total de vagas). 
 Ademais, a indústria da construção civil possui boa parte de sua mão de obra focada no 
trabalho braçal, ou seja, não há a exigência de qualificação mais complexa. Entretanto, além da 
diminuição da mão de obra, a impressão 3D exige uma mão de obra mais qualificada, 
potencializando o efeito do desemprego no setor. 
 
68 
Capítulo 7. Considerações Finais 
 
Capítulo 7 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 Este trabalho teve como objetivo apresentar as principais técnicas empregadas na 
impressão 3D e sua aplicação na construção civil. Além disso, foram mostrados exemplos reais 
de aplicação da técnica na indústria da construção civil, bem como apresentou-se as vantagens 
e desvantagens do método. Sabe-se que até hoje a construção civil ainda é muito artesanalem 
seus métodos construtivos, e uma tecnologia como a impressão 3D é capaz de revolucionar o 
mercado, pois são muitos os benefícios gerados, conforme já mencionados neste estudo, tais 
como a redução de custo, aumento da produtividade e a personalização dos projetos. 
 Inicialmente, fez-se uma breve revisão a respeito das evoluções na indústria, desde a I 
Revolução Industrial até os dias de hoje, com ênfase na apresentação da Indústria 4.0 (também 
chamada de IV Revolução Industrial). Com essa revisão, evidenciou-se inúmeros avanços em 
vários ramos da indústria, porém, a construção civil sempre avançou em passos lentos, quando 
comparada as demais. No contexto da impressão 3D, essa dificuldade de inovação na indústria 
da construção civil fica clara, visto que esta tecnologia já é uma realidade em muitos setores, 
como a indústria automobilística, a medicina, sobretudo na produção de próteses humanas, a 
construção de maquetes na arquitetura, entre outras áreas. Como apresentado no capítulo 3, 
existem diferentes técnicas para a prototipagem rápida. Determinadas impressoras operam ao 
extrudir camadas de plástico derretido para criar objetos (Modelagem por Fusão e Depósito - 
FDM), enquanto outras empregam laser para solidificar camadas de resina (Estereolitografia - 
SLA) ou pó (Sinterização Seletiva a Laser - SLS). 
 Como já mencionado, de forma gradativa a construção civil implementou novas 
tecnologias. Um exemplo disso foi a adoção do sistema CAD (Desenho Assistido por 
Computador) pelos projetistas na década de 1980, deixando de lado as famigeradas pranchetas 
físicas. Ainda nessa perspectiva de projetos, nos últimos anos tem-se investido na divulgação e 
implementação da metodologia BIM (Building Information Modeling), a qual se apresenta 
como um software inovador destinado à modelagem, armazenamento e análise de modelos. A 
aplicação do BIM é essencial em projetos altamente industrializados, como na construção 
utilizando impressão de concreto, onde a modelagem desempenha uma função crucial no 
dimensionamento e operação dos equipamentos de movimentação, além de impactar 
significativamente na logística de entrega. 
 
69 
Capítulo 7. Considerações Finais 
 
 No que se refere às tecnologias de impressão com materiais cimentícios, foram 
apresentadas diversas abordagens. As principais experiências e pesquisas envolvem a produção 
por meio da extrusão de concreto, porém outras empregam a deposição de pó que endurece 
seletivamente, estas menos utilizadas. Além disso, as máquinas de impressão variam de acordo 
com a tecnologia, algumas são compostas por um pórtico que suporta o sistema de bocal, 
enquanto outras possuem braços robóticos que se movem em duas faixas paralelas e há ainda 
máquinas que se limitam a um único braço robótico. 
 A impressão 3D também pode representar uma oportunidade para a utilização de novos 
materiais, pois os materiais aplicados nessa tecnologia devem atender a critérios específicos. 
Por exemplo, é necessário que tenham um tempo de cura apropriado, uma vez que a camada 
inferior precisa sustentar a camada superior. A aderência entre as diversas camadas deve ser 
suficiente, como apresentado no capítulo 4. Além disso, esses materiais demandam testes 
extensivos para avaliar suas propriedades mecânicas, incluindo aquelas relacionadas às 
características inter e intracamadas. 
 As experiências com a impressão 3D na construção civil citadas neste trabalho se 
mostraram um verdadeiro sucesso. Empresas como a WinSun já realiza a impressão de 
residências em larga escala, como a construção de conjuntos habitacionais feitos a partir dessa 
tecnologia. No mercado, persiste uma variedade de opiniões quanto à melhor aplicação da 
impressão na construção civil. Devido às experiências no setor e à rápida evolução da técnica, 
a impressão de concreto emerge como uma candidata promissora para reduzir custos e acelerar 
a construção de habitações em geral. Para os próximos anos, no entanto, antecipa-se que essa 
técnica seja mais frequentemente empregada em edifícios com arquitetura elaborada, uma vez 
que a tecnologia já demonstrou sua eficácia na customização e personalização em outras áreas 
(PORTO, 2016). 
 Por fim, como outras formas de construção, a aplicação da tecnologia de impressão 3D 
na construção civil tem suas vantagens e desvantagens, conforme apresentado no capítulo 
anterior. Para Schuldt (2021), embora a construção impressa em 3D ainda esteja em estágio 
inicial, há um considerável potencial futuro, como evidenciado por diversas aplicações, 
demonstrações de conceitos e avanços na pesquisa ao longo da última década. Para avaliar a 
viabilidade e preferência pela impressão 3D, é necessário ponderar as compensações entre 
vários fatores, tais como materiais, projeto estrutural, eficiência de processos, logística, mão de 
obra, impacto ambiental e custo. Esses fatores estão intrinsecamente interconectados, e 
raramente um único método construtivo otimiza todas as sete áreas de viabilidade. 
 
 
 
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