A menudo se afirma que la impresión 3D, conocida en el sector como "fabricación aditiva", cambiará la forma en que vivimos. Más reciente, Un equipo de la Universidad Tecnológica de Eindhoven anunció planes para construir las "primeras casas impresas en 3D habitables" del mundo. Pero una cosa es construir pequeño prototipos de viviendas en un parque:otra muy distinta es utilizar con éxito la fabricación aditiva para proyectos a gran escala en el sector de la construcción.

La fabricación aditiva utiliza una combinación de ciencia de materiales, arquitectura y Diseño, computación y robótica. Sin embargo, de alguna manera no es tan futurista como parece. El enfoque simple de la construcción por capas, donde los materiales de construcción se superponen entre sí para crear una fachada, ya se ha practicado durante mucho tiempo en el sector de la construcción. por ejemplo, en técnicas convencionales de estratificación de ladrillos.

La verdadera novedad de la fabricación aditiva radica en su capacidad para combinar nuevos, materiales altamente eficientes y sostenibles con software de diseño arquitectónico y tecnología robótica, para automatizar y mejorar procesos que ya han sido probados manualmente. En este sentido, La fabricación aditiva tiene muchos beneficios potencialmente innovadores para el sector de la construcción.

La impresión 3D puede producir hasta un 30% menos de desperdicio de material, utilizar menos energía y menos recursos, permitir la producción in situ (que a su vez reduce los costes de transporte), otorgue una mayor libertad arquitectónica y genere menos emisiones de CO₂ durante todo el ciclo de vida del producto.

Materias primas imprimibles

Pero todavía queda un largo camino por recorrer antes de que la tecnología de fabricación aditiva pueda desarrollar su potencial. Hay varios componentes diferentes de la fabricación aditiva, cada uno de los cuales debe desarrollarse y perfeccionarse antes de que el proceso pueda utilizarse con éxito en la construcción a gran escala.

Un componente son las materias primas imprimibles:los materiales que en realidad se "imprimen" para crear el producto final. Hay muchos tipos de materia prima imprimible, pero el más relevante para la construcción a gran escala es el hormigón. Las materias primas imprimibles se fabrican normalmente a partir de una combinación de materiales a granel, como tierra, arena, grava, arcilla y materiales reciclados:mezclados con un aglutinante como cemento Portland, cenizas volantes o polímeros, así como otros aditivos y agentes químicos para permitir que el hormigón fragüe más rápido y mantenga su forma, para que las capas se puedan depositar rápidamente.

En un proyecto en el que estoy trabajando actualmente en la Universidad de Brunel, nos estamos enfocando en producir una materia prima de cemento imprimible. Para crear materiales para construcciones impresas en 3D, Los científicos deben controlar cuidadosamente el tiempo de fraguado de la pasta. la estabilidad de las primeras capas y la unión entre las capas. El comportamiento de los materiales debe investigarse a fondo bajo una variedad de condiciones, para lograr una estructura robusta que pueda soportar cargas.

La combinación de cemento, la arena y otros aditivos deben ser los adecuados, para que las materias primas no se fijen mientras están en la impresora, y no permanezca mojado por mucho tiempo una vez que se hayan depositado para formar una estructura. Es necesario formular y desarrollar diferentes grados de materia prima, para que esta tecnología se pueda utilizar para construir una gama de diferentes elementos estructurales, como bloques de construcción a gran escala y de soporte de carga.

Bloques de construcción

Otro componente es la impresora, que debe tener una bomba potente para adaptarse a la escala de fabricación en la industria de la construcción. La presión y el caudal de la impresora deben probarse con diferentes tipos de materias primas. La velocidad y el tamaño de la impresora es clave para lograr una buena calidad de impresión:superficie lisa, bordes cuadrados y un ancho y alto consistentes para cada capa.

La rapidez con que se depositan los materiales de la materia prima, generalmente medidos en centímetros por hora, puede acelerar o ralentizar la construcción. Disminuir el tiempo de fraguado de la materia prima significa que la impresora puede trabajar más rápido, pero también pone la materia prima en riesgo de endurecerse dentro del sistema de la impresora. El sistema de impresión debe optimizarse para entregar continuamente las materias primas a una tasa constante, para que las capas se puedan fusionar de manera uniforme.

La geometría de las estructuras producidas es la pieza final del rompecabezas, cuando se trata de utilizar la impresión 3D en la construcción. Cuando la impresora y la materia prima se hayan configurado correctamente, podrán producir bloques de construcción de tamaño completo con una geometría inteligente que pueden soportar cargas sin refuerzos. La estabilidad de la forma de los filamentos en forma de truss en estos bloques es una parte esencial de la impresión. que aporta resistencia y rigidez a los objetos impresos.

Este enfoque triple para adaptar la fabricación aditiva a la construcción podría revolucionar la industria en los próximos diez a 15 años. Pero antes de que eso suceda, los científicos necesitan ajustar las proporciones de mezcla para las materias primas, y perfeccionar un sistema de impresión que pueda hacer frente a la rápida fabricación de bloques de construcción. Solo entonces se podrá aprovechar el potencial de la impresión 3D para construir más rápido, y de forma más sostenible, que nunca antes.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.