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Impresiones 3D en la construcción: Avances y Casos reales de aplicación

Innovación y Transformación Digital
Por: Mauricio Mar 30-09-2021
Impresiones 3D en la construcción: Avances y Casos reales de aplicación

La industria de la construcción 4.0 se encuentra en constante crecimiento y avance, uno de sus enfoques es promover la incorporación de nuevas tecnologías emergentes que provocan una mejora considerable tanto en la distribución de los tiempos como en el uso eficiente de los recursos. Es así que la impresión 3D de elementos de hormigón pasó de la ciencia ficción a la realidad y hoy en día es una de las tecnologías emergentes que se está incorporando en el sector de la construcción 4.0.

La creciente preocupación medioambiental que existe es otro de los motivos por el cual grandes países están empezando a tomar iniciativa sobre esta novedosa tecnología para alentar el uso de materiales de construcción orgánicos y ecológicos. Esta tecnología demuestra tener éxito en entornos hostiles y peligrosos además que ayuda ahorrar grandes cantidades de madera, metal y otros materiales de construcción que terminan siendo descartados y llevados a vertederos. Sumado a esto se reduce la necesidad de mano de obra para la construcción, lo cual genera que exista menos accidentes laborales.

En la actualidad existen países como Estados Unidos, Alemania e Italia que cuentan con proyectos interesantes referidos a la tecnología de la impresión 3D, pero no solo esta tecnología se encuentra en los grandes países, a nivel de Latinoamérica Chile es uno de los países que ha tomado la iniciativa sobre esta tecnología a través de la universidad del Bio-Bio, a pesar de no contar con alguna primera construcción con este sistema como los anteriores países, Chile es uno de los paises de Latinoamerica que ya se encuentra en la fase de desarrollo e investigación de dicha tecnología con equipamiento moderno. Otro país de Latinoamerica que esta en sus pasos iniciales es Perú, quienes mediente la Pontificia Universidad Catolica del Peru estan liderando una investigacion sobre la impresion 3D en dicho pais.

Es así que dentro de este artículo se dara a conocer algunos casos reales de aplicación e investigación que esta teniendo dicha tecnologia dentro del sector de la construcción tanto a nivel mundial como a nivel Latinoamérica. 

Casa construida con una impresora 3D en Alemania

Fuente: https://bit.ly/3ojHG7W 

Esto ha sucedido en Baviera, Alemania, donde se encuentra la primera casa construida en su totalidad gracias a una impresora 3D. La construcción comenzó en septiembre de 2020 y contó con una duración de 10 meses y 100 horas de impresión, actualmente se encuentra habitable desde agosto de 2021.

Este proyecto cuenta con una capacidad de cinco departamentos divididos en tres plantas con unos 380 metros cuadrados de área habitable aproximadamente. La impresora utilizada para hacer esta laboriosa tarea ha sido el modelo “BOD2”, que es la más rápida del mercado actualmente la cual es guiada por una computadora que define la mezcla y la ubicación del concreto.

Fuente:https://bit.ly/2ZFCH77

De acuerdo con los especialistas del proyecto el motivo por el cual se decidió usar dicha tecnología es por la escasez de obreros de la construcción calificados con la cuenta Alemania, y se espera que con esta tecnología se alivie esta carencia y atraiga a nuevos trabajadores al sector.

Además, se buscó que con la impresión 3D de hormigón se lograra automatizar el proceso para realizar el material y dar soluciones rápidas, fieles y duraderas. Como resultado señalaron que se logró completar la impresión de un metro cuadrado de una pared de doble capa en menos de cinco minutos, moviéndose a 1 metro por segundo. Los especialistas refieren que la impresión de la planta baja tomó 25 horas de impresión con dos personas en comparación de los 5 días y 5 personas que se necesita normalmente para ese trabajo.

Fuente:https://bit.ly/3D2HPAR 

Gaia primera casa impresa con materiales orgánicos- Italia

Fuente:https://bit.ly/3iii9bq 

A diferencia de la casa en Alemania esta casa es una alternativa de fabricación respetuosa con el medio ambiente. La empresa fabricante italiana WASP (World’s Advanced Saving Project) conocida por su trabajo con el medio ambiente, realizó un proyecto llamado Gaia en el 2019 que consistió en una casa impresa en 3D hecha de tierra y arroz con la utilización de su impresora modular Crane. El motivo para esto fue utilizar las materias primas encontradas localmente y darles un valor agregado, dentro de estas materias tenemos básicamente a la tierra cruda como aglutinante principal de la mezcla constituyente (de ahí el nombre de Gaia), paja de arroz picada, cascarilla de arroz y cal hidráulica.

Fuente:https://bit.ly/3FgIEbd

Esta propuesta es muy interesante por el contenido de reutilización de residuos que son aprovechados para la construcción de una pequeña casa, según los especialistas Gaia es un modelo arquitectónico eco sostenible, que aprovecha la cadena de producción del arroz para construcciones especialmente eficientes con materiales de desecho naturales desde el punto de vista bioclimático y ambientalmente sano lo cual lo hace una construcción con impacto ambiental nulo para el medio ambiente.

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=ZmlncKWoIhM

Sus creadores imaginan escenarios donde con una hectárea de arrozal cultivado, será posible producir 100 metros cuadrados de superficie construida. De momento, dicen, que para 30 metros cuadrados con un espesor de pared de 40 cm (necesarios para la construcción de la cubierta exterior), se necesitaron 10 días, con un coste de menos de mil euros.

Universidad de Bio-Bio- Chile

Dentro de Latinoamérica Chile es uno de los países que a través de la Universidad de Bio-Bio está tomando la iniciativa sobre esta tecnología tan interesante que forma parte ya de la construcción 4.0 por ser una de las que garantiza la reducción de tiempos y mano de obra especializada.

A través de una entrevista publicada por la revista Negocio y Construcción de Chile Guillermo Sandoval Sepúlveda jefe de Laboratorio PEP Lab CIPYCS de la Universidad del Bío-Bío explica sobre el uso y el alcance que se busca con este proyecto.

La Universidad del Bío-Bío (UBB), acorde con la revolución de la construcción 4.0 ha incorporado un nuevo equipamiento tecnológico en el que destaca el brazo robótico KUKA modelo KR120 R2500 con el que busca replicar condiciones industriales a bajo costo permitiendo realizar pruebas de concepto y prototipaje.

Fuente: https://bit.ly/2XXoamr 

El interés según menciona el jefe de laboratorio está centrado en el diseño y ejecución de elementos constructivos para dar paso a la innovación de soluciones edificatorias y otros elementos constructivos considerando morfologías variables, texturas de terminación variadas, uso de nuevos materiales, integración de principios de economía circular reutilizando por ejemplo residuos en la cadena productiva como en el caso de Caia en Italia

Actualmente han logrado prototipar a escala laboratorio en condiciones controladas, elementos de micro hormigón de hasta 1,50 m de altura, entre los que se cuentan columnas, muros, elementos urbanos funcionales y tipología de arrecifes artificiales.

Sobre la evaluación sísmica que presenta estas soluciones constructivas Fernando Sepúlveda indica que el reforzamiento estructural es uno de los desafíos relevantes en la construcción impresa para lograr edificios e infraestructura segura en distintas zonas. La impresión simultánea de barras de acero, la inserción de piezas, la combinación con enfierraduras preexistentes o la ejecución de bloques reforzados son distintas estrategias que se están probando en diferentes partes del mundo. Dentro de la Universidad del Bío-Bío en la actualidad se está explorando la integración de enfierraduras y optimización de los elementos, para reducir los esfuerzos sísmicos en construcción impresa.

Los investigadores y académicos que lideran este proyecto toman como ejemplo los casos de Alemania e Italia para desarrollar y seguir avanzando hacia los desafíos que se orientan en contribuir a la industrialización ecoeficiente del sector de construcción del país, a través de manufactura inteligente y aditiva.

Trabajo de investigación de la Pontificia Universidad Católica del Perú

En Perú actualmente la Pontificia Universidad Católica del Perú a través de su departamento de ingeniería está liderando el proyecto de impresión 3D para aplicaciones de construcción automatizada.

Este proyecto tiene como finalidad diseñar y construir un sistema de impresión 3d autónomo desmontable y preciso que permita construir viviendas usando mezclas de suelo estabilizados con aditivos orgánicos y morteros a base de cemento portland. A diferencia del caso de Chile no se cuenta con un brazo robótico para la impresión, sino para esta primera etapa se está usando un prototipo desarrollado de sistema de impresión 3D para la fabricación de elementos estructurales y arquitectónicos. Este sistema se compone de una bomba de mortero que tiene como función suministrar continuamente el material y una máquina controlada por computador que tiene libertad de movimiento en los tres ejes cartesianos. 

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=yfX574shMLA 

El proyecto hasta la fecha se encuentra aún en investigación, pero a pesar de ello ya se pudo conocer los primeros resultados los cuales según el co investigador Mg. Guido Silva indica que las mezclas compatibles obtenidas con este nuevo proceso constructivo cuentan con la posibilidad de explotar todas sus ventajas como una mayor flexibilidad en el diseño, una mayor rapidez constructiva y una importante reducción de costos al no emplear encofrados y reducir la mano de obra y de esta manera optimizar el uso del material.

Fuente:https://www.youtube.com/watch?v=yfX574shMLA 

Ejemplos como estos se están dando en muchas partes del mundo que nos demuestran el desarrollo del camino hacia una construcción 4.0 con tecnologías emergentes que nos ayuden a optimizar recursos y tiempo dentro de la industria de la construcción.

Fuentes:

Por: Mauricio Andre Mar Linares

Blog de la comunidad de constructores