Uno de los enfoques más importantes de la construcción 4.0 es el promover la incorporación de nuevas tecnologías emergentes que optimicen la productividad, los tiempos, los costos y la gestión de los recursos. En ese marco, la impresión 3D significa uno de los avances tecnológicos más importantes del presente siglo que puede ser aplicado eficientemente en la construcción.
De acuerdo al artículo “Impresión 3D en la construcción” de Ibon Iribar, asesor de inversiones e innovación en Cemex Ventures, el valor de la impresión 3D en el mercado global alcanzó los USD 190 millones en el 2021 y se estima que para el 2030 llegará a los USD 680 millones. Asimismo, según un informe de Exactitude Consulting, se estima que el mercado de la impresión 3D destinada al sector construcción crezca de USD 503 millones en el 2020 a USD 6500 millones en el 2029.
El crecimiento de este novedoso método de construcción ha sido impulsado por el impacto negativo de la industria de la construcción tradicional en el medioambiente, la flexibilidad arquitectónica y la demanda de soluciones rápidas y eficientes en relación a la construcción de viviendas. Además, la mejora de la propia técnica, y el desarrollo de nuevos materiales y dosificaciones que permiten optimizar su aplicación, han permitido que la impresión 3D tome fuerza y sea considerado un sistema de construcción con la capacidad de resolver, en el futuro, distintos problemas que aquejan al sector, como la alta demanda de viviendas sociales y el fuerte impacto medioambiental.
Entre sus ventajas destaca ser un método de construcción muy versátil y mucho más económico que el tradicional. Permite construir desde componentes específicos hasta la construcción de viviendas, puentes, entre otras estructuras complejas con presupuestos significativamente menores a que si se llevaran a cabo con el método tradicional.
Demanda menos tiempo de ejecución, pues permite reducir hasta en 70 % el plazo de ejecución de una obra. Con la utilización de una impresora 3D, un proyecto puede ser culminado en horas o días, dependiendo de su complejidad.
Asimismo, ayuda a generar entre 30 y 60 % menos residuos, ya que permite utilizar la cantidad precisa de material. También, reduce la cantidad de personal en la obra, lo que significa menos probabilidades de que sucedan accidentes.
De igual manera, tecnologías
empleadas en la construcción moderna como el Building Information Modelling (BIM) facilitan su aplicación que depende, principalmente, de los diseños digitales realizados en computadora para que la información pueda ser enviada a la impresora 3D y empiece
a sobreponer los niveles de material según las indicaciones. Los cambios de último momento en el diseño justo antes de iniciar la impresión de la estructura, ya no representan un problema; por el contrario, permite hacer modificaciones sin perjudicar el desarrollo del proyecto.
OPORTUNIDADES Y RETOS
La aplicación de la impresión 3D en la construcción ya ha demostrado los diferentes beneficios que representa para mejorar los resultados. Son muchos los casos en el mundo que dan sustento de ello. Estas ventajas irán aumentando y optimizándose a medida que más empresas adopten este método de construcción, dejando atrás la construcción tradicional. Sin embargo, esto significa un gran reto.
Para ello, se necesitan más profesionales capacitados en todo el proceso que implica este método de trabajo, desde el diseño a través de softwares especializados hasta el uso de los equipos para la impresión 3D incluido su mantenimiento. Se necesita la creación de más sistemas de
impresión que puedan ser adaptados a las diferentes necesidades y requerimientos posibles.
También es menester tener guías claras que estandaricen la aplicación de la impresión 3D en la construcción. Esto con el fin de que la ejecución de los proyectos mediante impresoras 3D resulte sencillo y garantice la obtención de excelentes resultados al seguir los lineamientos establecidos.
NOVEDADES
En los últimos 3 años, la aplicación de la impresión 3D en la construcción ha generado interesantes novedades. Veamos algunas de estas.
La primera casa impresa en 3D con materiales orgánicos
La empresa italiana WASP (World’s Advanced Saving Project) fue la encargada de llevar a cabo en el 2019 el proyecto Gaia, considerada la primera casa impresa en 3D con materiales orgánicos. Tierra, paja de arroz picada, cascarilla de arroz y cal hidráulica fueron exactamente los elementos empleados para la creación de esta vivienda que logró ver la luz gracias a la capacidad de la impresora modular Crane.
La primera casa completamente impresa en 3D de Alemania
En Baviera, en septiembre del 2020 se inició la construcción de lo que se considera la primera casa impresa totalmente en 3D del país. El proyecto, que cuenta con una capacidad de 5 departamentos divididos en 3 plantas, demandó 10 meses y 100 horas de impresión. El equipo utilizado para su creación fue el modelo BOD2 de la empresa COBOD. Actualmente, se encuentra habitable.
El primer edificio de España construido con barro y una impresora 3D
Fruto de una larga investigación de 7 años, el Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña (IAAC) ejecuto su proyecto TOVA, el cual es denominado el primer edificio de España realizado con barro y una impresora. Este prototipo -pues no es habitable- demandó un plazo de 7 semanas en completarse y su ejecución no generó residuos.
Es un proyecto con casi cero emisiones de carbono. Su estructura fue realizada con barro local, mezclado con aditivos y enzimas; la cimentación se ejecutó con geopolímeros; y el techo, con madera. Puede aplicarse en la construcción de viviendas y espacios públicos, tanto en interiores como exteriores. Además, en combinación con otros sistemas constructivos sostenibles puede llegar a generar edificaciones complejas e innovadoras que contribuirían significativamente en la reducción del impacto ambiental del sector.
Proyecto de sistema de impresión 3D de la PUCP
Un grupo de investigadores de la Pontifica Universidad Católica del Perú (PUCP), liderados por el Dr. Javier
Nakamatsu, está desarrollando un sistema de impresión 3D. El objetivo es generar una solución que permita construir módulos de vivienda a base de materiales sostenibles y orgánicos.
Según una publicación de Agencia Andina (22 de noviembre de 2021) el proyecto busca generar un “sistema de impresión 3D autónomo que construya elementos estructurales, arquitectónicos e incluso módulos de viviendas a partir de un modelo digital”, así como evaluar los posibles materiales que se podrían emplear.
Una vez listo, este sistema podría ser utilizado en zonas de emergencia, donde luego de mejorar el suelo local con la utilización de aditivos, se imprimirían módulos de vivienda en 3D, como ya se ha hecho en otros países.
Cabe destacar que, actualmente, este equipo de trabajo cuenta con un prototipo de sistema de impresión 3D que permite crear elementos a escala de un metro de alto por un metro de ancho y uno de profundidad. El ideal al que apunta este grupo de investigadores es poder generar estructuras a una escala de 5x5x3 metros.
Impresora 3D móvil “Frank”
La empresa estadounidense Apis Cor House desarrolló una impresora que tiene la capacidad de construir una casa en solo 24 horas, aun en condiciones climáticas extremas. Tiempo después creó su impresora 3D móvil “Frank”, que tiene la capacidad de imprimir edificios de hasta tres pisos de altura. Es considerada como una de las impresoras más eficientes de la industria.
Además, Apis Cor House también cuenta con una unidad de mezcla y bombeo “Gary”, que se encarga de asegurar que el material de impresión 3D tenga una alta calidad. En octubre del año pasado, la empresa anunció que se encargaría de imprimir en 3D una casa de lujo en EE. UU., el cual se cotizaría en más de USD 700 000.
En su experiencia, desataca la construcción en el 2019 del que fue considerado, en su momento, el edificio impreso en 3D más grande del mundo, el cual fue ejecutado en Dubai. La edificación de 31 pies de altura (2 pisos) se construyó piso por piso. No se requirió ningún trabajo de ensamblaje adicional, aunque el aislamiento, el techo, los cimientos y las ventanas se instalaron utilizando métodos de construcción tradicionales.
Impresora 3D “BOD2”
La empresa danesa COBOD construyó el primer edificio impreso en 3D en Copenhague. Su primera impresora 3D se llamó BOD (Building on Demand) y tras algunos años de
experiencia desarrolló la segunda generación de su impresora 3D: la BOD2, con la cual construyó la Villa de Arabia Saudí, considerado actualmente el edificio impreso en 3D más alto del mundo.
Recientemente la empresa ha lanzado el configurador COBOD, el cual ofrece una versión digital de la impresora BOD2 con cabezales y tamaño ajustable.
Impresora 3D Cybe G
La compañía holandesa CyBe Construction ha lanzado al mercado su reciente impresora de concreto 3D: la Cybe G, la cual tiene una configuración de 4 columnas y 3 vigas capaz de imprimir en cualquier lugar dentro de la zona tridimensional establecida.
Esta impresora, que construye con un cabezal de impresión y una boquilla controlados por ABB, es más adecuada para imprimir módulos grandes. Cabe destacar que la empresa ya contaba con 2 impresoras 3D: la Cybe RC 3Dp, impresora móvil de concreto ideal para empresas de construcción que imprimen in situ; y la Cybe R 3Dp, impresora 3D fija de nivel de entrada, diseñada para institutos de investigación, universidades y proveedores que realizan pruebas internas, creación de prototipos o producción de elementos prefabricados.
Robots poliarticulados móviles
La startup BatiPrint3DTM, que surgió como un proyecto de un equipo de investigadores de la Universidad de Nantes (Italia) ofrece la solución de diseño, construcción y rehabilitación de viviendas mediante la utilización de la robótica y la impresión 3D. Actualmente, cuenta con robots poliarticulados móviles de hasta 4 metros de largo que depositan 3 capas de materiales sucesivamente: 2 capas de espuma expansiva y uno de hormigón.
Estos equipos permiten la construcción de edificaciones en lugares de difícil acceso para las máquinas tradicionales y tienen la capacidad de construir muros de hasta 7 metros. Además, la empresa emplea materiales reciclados o de origen biológico, con el fin de contribuir a la sostenibilidad del sector.
