El único material que usamos más que el hormigón es el agua. Crédito:Shutterstock
La construcción es una de las industrias más grandes de la economía mundial, con un valor de 10 billones de dólares australianos a nivel mundial (equivalente al 13% del PIB).
Pero la construcción ha sufrido durante décadas una productividad notablemente baja en comparación con otros sectores. Si bien la agricultura y la manufactura han aumentado la productividad de 10 a 15 veces desde la década de 1950, La construcción sigue estancada al mismo nivel que hace 80 años.
Eso es porque la construcción sigue siendo en gran parte manual, mientras que la industria manufacturera y otras industrias han logrado avances significativos en el uso de tecnología digital, tecnologías de detección y automatización.
Nosotros y otros grupos de investigación vemos el hormigón impreso en 3D como una posible solución a estos problemas. Es probable que la técnica también les dé a los arquitectos la libertad de inyectar más creatividad en sus diseños para nuevas estructuras.
Problemas que enfrenta la construcción
Nuestra moderna infraestructura civil está construida casi en su totalidad con hormigón. Usamos más de 20 mil millones de toneladas de concreto al año. El único material que usamos más que eso es agua.
La industria de la construcción se enfrenta a una serie de problemas graves, incluida la baja eficiencia laboral y las altas tasas de accidentes en las obras de construcción. Según la Oficina de Estadísticas de Australia, la industria de la construcción tiene la tasa más alta de lesiones relacionadas con el trabajo (59 por cada 1000 trabajadores).
El autor en la foto con un diseño de edificio de hormigón impreso en 3D. Autor proporcionado
También existen dificultades en el control de calidad en los sitios de construcción, altos niveles de residuos y emisiones de carbono, reventones de costos, y desafíos en la gestión de grandes lugares de trabajo con una mano de obra calificada que desaparece.
Las tecnologías disruptivas como la impresión de hormigón en 3D pueden ofrecer soluciones.
Los beneficios de la impresión de hormigón en 3D
La construcción 3-D utiliza técnicas de fabricación aditiva, lo que significa que los objetos se construyen agregando capas de material.
Los enfoques convencionales de la construcción implican la fundición de hormigón en un molde (conocido como encofrado). Pero la construcción aditiva combina tecnología digital y nuevos conocimientos de la tecnología de materiales para permitir la construcción de forma libre sin el uso de encofrado.
Eliminar el costo del encofrado es el principal impulsor económico de la impresión de concreto en 3D. Construido con materiales como madera, el encofrado representa aproximadamente el 60% del costo total de la construcción de hormigón. También es una fuente importante de desperdicio, dado que tarde o temprano se descarta. Según un estudio de 2011, la industria de la construcción genera el 80% del total mundial de residuos.
Verter hormigón en el encofrado también limita la creatividad de los arquitectos para construir formas únicas, a menos que se paguen costos muy altos por un encofrado a medida. La construcción aditiva de forma libre podría mejorar la expresión arquitectónica. El costo de producir un componente estructural no estaría ligado a la forma, por lo que la construcción podría liberarse de los diseños rectangulares que son tan familiares en la arquitectura de edificios actual.
Lo que pudimos construir
Se está explorando la impresión de hormigón en 3-D para su uso en la construcción de casas, puentes edificios e incluso torres de aerogeneradores.
Casas
Esta casa de hormigón impresa en 3D se construyó en 24 horas durante un duro invierno ruso. Fue la primera casa de este tipo que se construyó en un solo lugar.
Puentes
El año pasado se inauguró en los Países Bajos un puente de hormigón impreso en 3D de 8 metros para ciclistas. El puente, que fue impreso por la Universidad Tecnológica de Eindhoven, tiene más de 800 capas y tardó tres meses en imprimirse.
Estructuras intrincadas
La impresión de hormigón 3-D tiene una ventaja sobre los métodos de construcción convencionales cuando se trata de construir formas no rectilíneas, como formas curvas con detalles intrincados.
Todavía es temprano
Este campo de investigación está todavía en pañales.
El mayor obstáculo en el desarrollo de la impresión 3D de hormigón es el hormigón en sí. El hormigón convencional en su forma actual no es adecuado para la impresión 3D, por lo que es necesario desarrollar alternativas nuevas e innovadoras.
Una impresora de hormigón 3-D que se utiliza para la investigación de la impresión de hormigón. Crédito:Misanthropic One / flickr, CC BY
Los investigadores están explorando varios tipos de hormigón. El hormigón para la impresión 3-D no debe fraguar cuando está dentro de la impresora, pero necesita fraguar y fortalecer tan pronto como sea posible después de la extrusión. Este tipo de hormigón se denomina "fraguado bajo demanda".
Cuando se trata de imprimir el hormigón, se necesitan impresoras especiales. Típicamente, el tamaño de la impresora debe ser mayor que el componente que se está imprimiendo. Sin embargo, los investigadores están explorando impresoras o robots que pueden "trepar" en partes del concreto que ya están fraguadas para imprimir otras secciones.
Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original. 
