Impresión 3D en hormigón

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La impresión 3D ha generado una importante revolución en el mundo. Desde el desarrollo de pequeños elementos y piezas tecnológicas, hasta la confección de prótesis e incluso órganos en el campo de la medicina, las posibilidades que brinda esta innovación parecen no tener límites.

En el sector construcción también va tomando protagonismo, particularmente, en la impresión con hormigón. Amplia ha sido la investigación en esta materia. Diversas experiencias se han desarrollado en el mundo. El armado de grandes brazos robóticos o la ejecución de viviendas que han tomado un día en su construcción, son algunos de los avances explorados en este tema.

En Chile, el panorama no es ajeno a este avance y son las universidades las que están tomando la iniciativa. Este es el caso de la Universidad del Bío-Bío la que, a través del Fondo de Equipamiento de Conicyt (Fondequip), se adjudicó la instalación de un brazo robótico industrial de 2,5 m de radio de alcance con un riel de 10 m lineales (que otorga un área de operación de 180 m3), más una bomba de hormigonado de 120 litros. Este equipo está destinado para construcción impresa 3D de hormigones, biomateriales y polímeros y estará instalado en el nuevo Laboratorio de Prototipos (PEP) del Centro Interdisciplinario para la Productividad y Construcción Sustentable (CIPYCS) financiado por Corfo en el marco del programa Construye 2025, que contará con una línea de productos de hormigón y otra de madera, combinados con el brazo robótico y gestionado por el CITEC (Centro de Investigación en Tecnologías de la Construcción) de la U. del Bío-Bío.

El equipo de desarrollo está encabezado por el Dr. Rodrigo García Alvarado del Depto. de Arquitectura de dicha universidad, con apoyo de investigadores de ingeniería civil e industrial, construcción y biomateriales, así como de empresas nacionales y expertos internacionales. “Esta será la primera instalación de construcción impresa en Chile, y la más versátil y de mayor alcance de Latinoamérica”, señala el académico.
Junto con ello, la universidad se adjudicó en conjunto con la U. Técnica Federico Santa María de Valparaíso, la instalación de una plataforma a escala con múltiples brazos robóticos e impresoras 3D para la construcción de modelos de edificios impresos, para estudiar su mayor eficiencia y versatilidad de diseños.

“La instalación de este equipo, con el apoyo de empresas como Cementos Bío-Bío, Ready Mix y Prefabricados Bottai, así como el Centro de Polimeros Avanzados y el centro de Nanotecnologia de la U. del Bío-Bío, permitirá experimentar e introducir en Chile un nuevo sistema constructivo utilizando brazos robóticos para ejecutar elementos de hormigón más rápidos y complejos. Impulsando la construcción nacional y también explorando nuevas aplicaciones con bio-materiales, como compuestos cementicios con fibras de nano-celulosa que permitan ocupar recursos naturales renovables, que otorguen mayores capacidades resistentes y aislantes para una construcción más sustentable”, añade Rodrigo García.

La Tecnología

El brazo robótico opera controlando la boquilla de la bomba de hormigonado, depositando por extrusión una mezcla de endurecimiento rápido para producir elementos por deposición tridimensional del material. Con desplazamiento del brazo en 6 dimensiones y extendido con el riel, se pueden ejecutar elementos hasta de 12 m de largo por 3 m de alto, con formas variables. “El proceso de deposición, elimina el uso de moldajes o soportes, como también el trazado, alineación, acopio o remoción de materiales y residuos posteriores. Logrando ejecutar piezas o paramentos hormigonados mucho más rápido que el tiempo normal y con menos accesorios y recursos, lo que reduce sustancialmente los plazos de construcción, riesgos laborales, el daño ambiental y la gestión”, explica García.
De acuerdo al grupo de investigación, el objetivo de este equipo es impulsar la construcción impresa en Chile y sus beneficios asociados, mediante la elaboración de ejemplos y pruebas que demuestren sus ventajas productivas y sustentables. Todo esto, realizando piezas experimentales y componentes constructivos, así como presentaciones y seminarios profesionales y apoyar estudios e investigaciones que evalúen sus capacidades. Además de apoyar emprendimientos para elaboración de nuevos tipos de mezclas y equipos para la construcción, o desarrollo de productos innovadores que aprovechen la versatilidad, rapidez y seguridad del equipo robótico.
“Es necesario desarrollar compuestos más baratos y naturales, reduciendo el impacto ambiental y social, como también elaborar maquinarias locales que utilicen la automatización para ejecutar piezas de bajo costo y tareas sencillas en terreno, incrementando las ventajas de estos sistemas. La experiencia internacional demuestra que el encadenamiento de estas innovaciones produce polos de desarrollo, que debemos potenciar con apoyo estatal, compromiso empresarial, investigación universitaria y desarrollo comunitario”, puntualiza el líder de este proyecto.
Experiencia Internacional

Amplia ha sido la experiencia internacional en esta materia y es que

“hay un consenso que esta tecnología revolucionará la construcción y la arquitectura, por su mayor productividad, sustentabilidad y diversidad. Sin embargo, aún se deben resolver varios aspectos de masificación, como la disponibilidad de insumos, maquinarias y personal entrenado. Pero ya hay empresas constructoras realizando edificios tamaño real, como WinSun de China que ha comprometido la ejecución de millares de viviendas en Arabia Saudita y Egipto o la empresa colombiana Conconcreto, que levantó un pequeño pabellón en hormigón impreso en Medellín. Son experiencias particulares, pero evidencian la potencialidad y aplicación local de estas avanzadas tecnologías”, comenta Rodrigo García.

A ellas, se suman otras iniciativas como las de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, en Holanda, que realizó pruebas con una impresora 3D de hasta 11 metros de largo, 5 metros de ancho y 4 metros de alto. Equipo que sería el primero en su tipo y dimensiones fabricado en dicho país, cuya ventaja radicaría en “fabricar estructuras de hormigón muy finas, con diversos tipos, calidades y colores de hormigón, todo en un único producto. Por ejemplo, se puede imprimir una pared completa con cada una de las funcionalidades requeridas: hormigón reforzado con fibras, una capa de aislante activo para retener el calor, hormigón que repela la suciedad en el exterior para mantenerlo limpio y una capa en el interior que mejore la acústica”, consignan sus desarrolladores.

En Dubái, por su parte, se inauguró lo que sería el primer inmueble de oficinas fabricado totalmente a través de esta tecnología. Se trata de un proyecto de 250 metros cuadrados, que se emplaza en el centro de este emirato, con una inversión de un poco más de 140 mil dólares. De acuerdo a sus constructores, el uso de esta tecnología habría representado un ahorro del 70% en los costos de producción. La impresora empleada tiene seis metros de alto, 36,5 de largo y 12,20 de ancho. Este proyecto formaría parte de una iniciativa gubernamental que busca alcanzar el 25% de las edificaciones fabricadas con impresoras 3D para el 2030.
Por último, en Rusia, se levantó una casa de 38 m2 en 24 horas gracias a una impresora móvil 3D combinada y una unidad de mezcla y suministro automático capaz de construir el inmueble desde el interior hacia el exterior, completando la totalidad de los muros autosoportantes, particiones y revestimiento en solo un día.

El proceso de impresión es lo suficientemente flexible para permitir diversas instalaciones y accesorios, adaptándose a las formas requeridas. El costo total de construcción fue de US$ 10.134, aproximadamente.

“La versatilidad arquitectónica de estos sistemas robóticos permitirá desarrollar edificios más singulares y viviendas adaptadas al entorno, con espacios más variables e inspiradores. El uso de nuevas tecnologías automatizadas facilitará también el ingreso de nuevos profesionales y empresas de servicio, exportando capacidades de diseño y administración de obras desde Chile para todo el mundo, considerando el crecimiento global de la construcción y las ciudades”, concluye Rodrigo García.

Es la impresión 3D en hormigón, una tecnología que crece en su aplicación y que, en Chile, comienza a vivir sus primeras experiencias.

 

Más Información: www.ubiobio.cl
http://apis-cor.com ; www.tue.nl

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