¿Cómo la impresión 3D revoluciona la construcción?

¿Alguna vez has oído hablar de la ciudad de Matera, Italia? Su centro histórico – Sassi di Matera – fue considerado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO, por ser una de las regiones habitadas más antiguas del mundo. ¡Allí hay viviendas que fueron excavadas en tiempos prehistóricos!

Las construcciones realizadas a partir de excavaciones directamente en la roca son el registro de una época en la que el hombre sólo podía depender de lo que le ofrecía el entorno para sobrevivir y crear sus hogares.

Unos miles de años después, aquí estamos: haciendo casas a partir de una “máquina mágica”, que transforma modelos que solo existen en el mundo virtual en algo real y concreto.

Este es el tema de nuestra  nota de hoy. Continuá leyendo este artículo, aprendé cómo la impresión 3D transformó el mercado de la ingeniería y la construcción y comprendé cómo esta tecnología debería afectar la construcción civil en el futuro. 

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Impresión 3D en la construcción

Hoy en día es posible producir juguetes, herramientas, partes de aviones, prototipos de huesos e incluso alimentos a partir de la impresión 3D. Es innegable que esta tecnología ha evolucionado mucho en los últimos años, pero sin duda aún queda mucho camino por recorrer.

En el mercado de la construcción civil, la impresión 3D ya ha provocado grandes transformaciones en los procesos de modelado, construcción y mantenimiento.

Según un estudio realizado por Romain de Laubier, Sven Witthöft y Christoph Rothballer, ejecutivos de The Boston Consulting Group (BCG), aunque el sector es tradicionalmente más lento en cuanto a la adopción de nuevas tecnologías, la compatibilidad de esta tecnología con las demandas del mercado de la construcción indica que la impresión 3D debe revolucionar los procesos en este mercado.

Entre las características más alineadas entre la impresión 3D y el mercado de la construcción destacan las siguientes:

 1 – Modelado digital

La impresión 3D tiene un proceso de producción basado en modelos 3D virtuales. El uso del modelado digital (especialmente BIM) entre los profesionales de la arquitectura y la ingeniería está creciendo.

2 – Personalización

 La impresión 3D permite crear diseños y formatos únicos, difíciles o imposibles de lograr por medios tradicionales.  Cada vez más clientes del mercado de la ingeniería y la construcción demandan entregas personalizadas.

3 – Automatización

La impresión 3D tiene un proceso básicamente autónomo, que requiere poca intervención humana.  El mercado de la construcción civil ve en la automatización una forma de solucionar el problema de falta de mano de obra calificada.

4 – Diversidad de materiales

Se utilizan varios tipos de materiales para la producción de impresión 3D, especialmente materiales compuestos. Lo mismo sucede en la construcción civil.

Aplicaciones de la impresión 3D en la construcción

Ejecutivos de BCG dicen que hoy en día la impresión 3D es una realidad solo en un nicho de mercado en la construcción civil, aplicada, en general, a pequeña escala.

En general, la impresión 3D se ha aplicado a edificios de una sola habitación a pequeña escala. A excepción de la empresa Winsun, que ya “imprimió” un apartamento de cinco habitaciones y una casa de campo de 1.200 metros cuadrados.

La fábrica de Winsun tiene una impresora 3D de más de 100 metros de largo. Usan una mezcla de cemento, arena y fibras en la “receta”; hasta el 50% de estas fibras se derivan de materiales de demolición reciclados. Las paredes se producen en la fábrica y se transportan al sitio.

Según la empresa, el proceso de impresión 3D reduce el tiempo de construcción entre un 50 y un 70 %, reduce entre un 50 y un 80 % la obra en sí y ahorra entre un 30 y un 60 % de materiales. 

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Puentes

Actualmente solo se están desarrollando puentes peatonales a partir de la impresión 3D. El primer puente a escala real construido con esta tecnología se inauguró en 2016 en Madrid (España). Realizada por el Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña, la estructura mide 12 metros y está formada por ocho cuerpos de hormigón armado.

En octubre de 2017, se inauguró el primer puente 3D para ciclistas en los Países Bajos. Con 8 metros, la estructura se compone de 800 capas de hormigón y tardó tres meses en construirse. El proyecto es el resultado de una asociación entre la Universidad Tecnológica de Eindhoven y la empresa BAM Infra.

Moldes impresos

Los arquitectos e ingenieros a menudo imaginan y diseñan formatos y estructuras increíbles, que resultan ser inaccesibles y/o demasiado costosos para despegar. La impresión 3D facilita este camino entre la imaginación y la realidad. 

El sistema FreeFAB de Laing O’Rourke crea moldes de cera que se pueden rellenar con hormigón. Una vez que la estructura está lista, la cera se funde (y recicla), revelando el diseño proyectado.

Componentes

La impresíon 3D también se ha utilizado para crear componentes únicos para proyectos de construcción, haciéndolos más personalizados y creativos a la vez que más funcionales.

Un ejemplo de aplicación en este sentido se puede ver en el edificio 6 Bevis Marks, en Londres, donde la empresa Skanska utilizó la impresión 3D para crear una estructura de nylon que protege el soporte metálico presente en la parte superior del edificio.

Maquetas arquitectonicas

En lugar de dedicar horas al trabajo de montaje y collage, los arquitectos pueden beneficiarse, y mucho, del uso de impresoras 3D para crear prototipos y modelos de una manera más rápida, práctica y precisa.

Uno de los modelos 3D más famosos en este sentido es la réplica de la iglesia de la Sagrada Familia en Barcelona (España). Los prototipos se desarrollaron a partir de los dibujos de Antoni Gaudí y recuperaron estructuras antiguas, y contribuyeron a la evolución de la construcción de este hito arquitectónico. 

Diseño de interiores

Con la impresión 3D, el cielo es el límite para los diseñadores de interiores. Con esta tecnología, estos profesionales son capaces de crear objetos de decoración únicos y personalizados.

La empresa Emerging Objects utiliza diversos materiales (cemento, metal, arena, caucho, aserrín e incluso sal) para crear objetos inspirados en la naturaleza. 

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Ventajas de la impresión 3D en la construcción

Entre los beneficios que esta tecnología puede traer al segmento en el futuro (o ya está trayendo, en algunos casos), se destacan los siguientes:

– Libertad de creación. La impresión 3D da mayor libertad para desarrollar diseños únicos y personalizados.

 – Autonomía y economía en la construcción. Algunos modelos de impresoras 3D requieren poca intervención humana. Además, reducen la necesidad de otro tipo de equipos.

– Mayor previsibilidad y rapidez. Como el proceso está automatizado, es posible predecir el tiempo de producción con mayor precisión. ¡Y el proceso de impresión 3D también es mucho más rápido que el convencional!

– Sostenibilidad. Las impresoras 3D pueden usar materiales reciclables y el proceso en sí usa menos material, lo que evita el desperdicio.

– Propiedades especiales. Al permitir una mayor libertad de diseño y materiales, este proceso facilita la creación de estructuras que tienen formatos y características especiales, como mayor flexibilidad o aislamiento térmico, sin aumentar el peso, por ejemplo.

Desafíos para la expansión de la impresión 3D en la construcción civil

– Precio aún no accesible. Actualmente, una impresora 3D para construcción civil puede costar entre 500 mil y 2 millones de dólares.

– Control de materiales. La impresora 3D utiliza materiales líquidos o semilíquidos que se endurecen a medida que se realiza la impresión. La temperatura y las condiciones climáticas interfieren en este proceso. Y debido a que estos problemas varían mucho de un lugar a otro, es difícil controlar las condiciones ideales para que se produzca la impresión.

– Procesos tradicionales. Muchos profesionales de la ingeniería y la construcción todavía están fuertemente atados a los procesos tradicionales. Por lo tanto, no están preparados para trabajar con estas nuevas tecnologías.

– Reglamento. El uso de la impresión 3D en la construcción civil a menudo enfrenta problemas burocráticos, en lugares que requieren regulaciones específicas para el uso de esta tecnología. 

El futuro de la impresión 3D en la construcción

Tal vez, algún día, los edificios grandes se impriman con una sola impresora 3D, con muy poca, o casi ninguna, intervención humana. Pero los expertos de BCG dicen que es una perspectiva muy lejana.

Según los ejecutivos, una visión más modesta y realista involucra varios procedimientos separados y sistemas autónomos o semiautónomos, integrados entre sí y también con trabajadores humanos.

“En un futuro inmediato, la impresión 3D en la construcción ampliará aún más su papel, popularizando y refinando sus aplicaciones especiales, como moldes impresos o componentes complejos, y desarrollando proyectos cada vez más ambiciosos. La expansión de esta tecnología debe continuar, en la medida en que la inversión también siga fluyendo”, enfatizan los autores del estudio.

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