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martes, 1 de octubre de 2019

La impresión 3D en la construcción

La impresión 3D (o fabricación por adición) es un proceso por el que se crean objetos físicos mediante la colocación de materiales en capas según un modelo digital, que requiere que el software, el hardware y los materiales trabajen de forma conjunta. A partir de prototipos, la tecnología de impresión 3D se puede utilizar para crear cualquier cosa, desde piezas sencillas hasta productos finales de un nivel técnico muy elevado, como piezas de avión, construcciones respetuosas con el medio ambiente o implantes médicos para salvar vidas. Lo que hace años parecía ciencia ficción se ha convertido en realidad.

Los orígenes de la impresión 3D. La tecnología de impresión tridimensional es relativamente joven. En 1981, Hideo Kodama presentó un proyecto de impresión 3D que nunca llegó a desarrollarse. Este ingeniero japonés ideó dos métodos para la fabricación de modelos de plástico en tres dimensiones empleando polímero termoendurecible y rayos ultravioleta, el embrión de la tecnología 3D que conocemos actualmente. Pero el verdadero padre de la impresión 3D fue Chuck Hull, un estadounidense que en 1983 imprimió una pequeña copa de plástico negro con un nuevo método creado por él, al que llamó estereolitografía, palabra que viene del griego y que consiste en imprimir capa a capa lo que queremos reproducir empleando para ello polímeros que reaccionan a la luz y/o al calor endureciéndose. Pero curiosamente, poco antes de que Chuck patentara este nuevo método, los franceses Alain Le Méhauté, Olivier de Witte y Jean Claude André ya habían solicitado la patente, pero las empresas para las que trabajaban, la división francesa de General Electric y la también gala CILAS, abandonaron el proyecto por "falta de perspectiva empresarial". Chuck Hull fundó en 1986 su propia empresa, 3D Systems, la primera compañía de impresión 3D y la primera impresora comercial se puso a la venta en 1987, con el nombre de SLA-1, las siglas de stereolithography apparatus, en español, aparato de estereolitografía. El SLA se ha convertido en el formato estándar de archivo digital para diseñar impresiones en tres dimensiones. Hull, que cuenta en su haber con 100 patentes a su nombre, recibió en 2014 en Berlín el premio al mejor inventor no europeo, galardón que otorga la Oficina Europea de Patentes, reconociendo su trabajo como padre de esta tecnología treinta años después.

Impresión 3D en los sectores profesionales. No fue hasta la década de los 90 cuando la impresión 3D llega a sectores como la odontología, la fabricación de prótesis o la medicina, con la creación del primer órgano en un laboratorio, el primer paso que se dio en el campo de la bioimpresión 3D. Ya entrado el siglo XXI, se abrió el espectro a otros sectores, como la joyería, automoción, diseño de figuras decorativas o el que nos ocupa, la construcción.

Primera casa en 3D. Una de las pioneras en construir casas en 3D fue la empresa china Winsun, que en 2015 utilizó una impresora en tres dimensiones gigante para construir el primer edificio de apartamentos de cinco plantas y una villa de 1.100 metros cuadrados, utilizando una mezcla de cemento con residuos industriales como el vidrio y un agente de endurecimiento especial. La impresora, con una altura de 6,6 metros, 10 metros de ancho y 40 metros de largo, imprimía las grandes piezas en las instalaciones de la compañía para luego acoplarlas en el lugar de la edificación, con refuerzos de acero y capas de aislamiento para cumplir así con las regulaciones oficiales de construcción. Winsun aseguró que esta nueva manera de construir es más económica y ecológica, ya que ahorra entre un 30% y un 60% de residuos y, además, puede reducir los tiempos de producción entre un 50% y un 70%.

Posteriormente, en California se desarrolló el Contour Crafting, un modelo evolucionado del de Winsun que mezcla la impresión 3D con elementos de robótica y que, a diferencia del de la empresa china, utiliza la misma impresora 3D en el lugar de la construcción y permite construir casas de dos plantas en menos de 24 horas, incluyendo puertas, ventanas e instalaciones de electricidad y agua. Una solución rápida que puede ser empleada para construir vivienda social después de desastres naturales, o en zonas de bajos ingresos, al menos, esa fue la motivación de su inventor, el iraní Behrokh Khoshenevis. El profesor de ingeniería de la Universidad del sur de California se inspiró en su experiencia después de un terremoto que devastó la ciudad de Bam, en su país, y pensó que era necesaria una tecnología que permitiera construir hogares estables de una manera rápida y económica. Este modelo cuenta, entre sus principales ventajas, con una reducción de costes en la mano de obra, un mínimo desperdicio de material de construcción y un proceso que reduciría de manera importante los accidentes laborales. Pero el proyecto va más allá de la vivienda social. Los creadores del Contour Crafting están trabajando en cooperación con el Programa de Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA para construir viviendas en el espacio. De nuevo, lo que parece ciencia ficción se puede convertir en unos años en realidad.

Primera vivienda en 3D en España. En 2018 se empezó a edificar la primera vivienda de hormigón construida con impresión 3D en España, en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), una de las contadas experiencias que por el momento hay en todo el mundo. Según la startup que desarrolla el proyecto, Be More 3D, la construcción con impresión tridimensional permite una reducción de costes de hasta el 35%, con una construcción más sostenible, que contribuye a una menor contaminación. La impresora de hormigón funciona con electricidad y prácticamente no produce residuos. En definitiva, la edificación 3D es más económica, sostenible, rápida e innovadora.

Fueron cuatro estudiantes de la universidad valenciana los que, en 2015, recién graduados en Ingeniería de la Edificación, vieron truncada su salida profesional por la crisis del ladrillo y decidieron embarcarse en este proyecto, desarrollando una impresora tridimensional que es una máquina de aluminio modulable de 7 metros de ancho por 5 de alto, capaz de construir estructuras de hormigón de 70 metros, un sistema que patentaron. En 2017 el proyecto comenzó a despegar, una idea que nació para dar respuesta rápida y de calidad a la problemática del acceso a la vivienda e incluso como alternativa a las tiendas de campaña provisionales en situaciones de emergencia o catástrofes naturales.

El cemento que utiliza la impresora está especialmente desarrollado en los laboratorios de la UPV, y contiene fibras que le dan resistencia a flexión y evitan las grietas por retracción. Se trata de un hormigón estructural que en 24 horas consigue alcanzar los parámetros de resistencia que contempla el Código Técnico de la Edificación para poder colocar una segunda planta sobre la estructura de los muros (como explicó uno de los miembros de Be More 3D al portal de internet especializado en tecnología Xataka). La empresa ha recibido más de medio centenar de consultas de particulares interesados en construir sus futuras casas con su impresora. De todas ellas, según el portal, han cuajado ya por el momento dos proyectos y, si todo va según lo planeado, a finales de año se convertirán en las primeras familias españolas en vivir en una casa impresa en 3D.

¿Sustituirán las impresoras 3D a la edificación tradicional? Los expertos coinciden que en poco tiempo no habrá empresa de construcción ni obra que no tenga impresora 3D de hormigón. Se trata de un cambio radical que permitirá construir mucho más rápido, de forma más sostenible y creando formas más complejas y multifuncionales, edificios mucho más responsables, incluso pasivos, pero no ven que vayan a reemplazar por completo al sistema tradicional de construcción. De hecho, los expertos ven más futuro a la impresión en fábrica de elementos constructivos que a grandes edificios, y mucho menos a edificios impresos completamente en 3D. El tiempo les dará, o no, la razón.