Entrevista:Dr. Richard Buswell de la Universidad de Loughborough

La Universidad de Loughborough ha liderado el camino en el establecimiento de la fabricación aditiva en el sector de la construcción durante más de diez años. La Escuela de Ingeniería Civil y de Construcción ha sido aclamada por su proceso innovador para la impresión 3D con hormigón y está trabajando en estrecha colaboración con líderes de la industria como Skanska y el Centro de Tecnología de Fabricación para establecerlo como una herramienta viable para una amplia gama de aplicaciones de construcción.

RP Platform tuvo la suerte de sentarse con el Dr. Richard Buswell para discutir la investigación de vanguardia que se está llevando a cabo en Loughborough, el desafío de introducir una nueva tecnología en una industria conservadora y la participación de AM en un movimiento más amplio hacia la automatización en todo el sector.

¿Cómo se interesó originalmente en la impresión 3D?

Mi experiencia es la construcción del rendimiento energético. En eso hice mi doctorado, pero en ese momento, había algunas conversaciones entre nuestros departamentos de ingeniería civil e ingeniería mecánica sobre la fabricación aditiva, lo que despertó mi interés y me involucré a partir de entonces.

Cuénteme un poco más sobre algunas de las investigaciones que está realizando sobre la impresión 3D en Loughborough en este momento ...

Hicimos un montón de estudios de alcance en torno a la idea de la fabricación aditiva en 2004, pero no fue hasta 2006 cuando obtuvimos nuestra primera gran subvención. El Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) inició una iniciativa a nivel nacional que buscaba centros de fabricación innovadores de excelencia, y Loughborough fue uno de ellos. Esto nos dio la plataforma para presentar este trabajo de "cielos azules", que fue, por supuesto, "¿Podemos utilizar la fabricación aditiva en la construcción?"

Era una pregunta abierta. ¿Qué estaríamos imprimiendo? ¿Cómo lo estaríamos imprimiendo? Ninguna de esas respuestas estaba ahí. En 2011 desarrollamos nuestra tecnología de impresión 3D de hormigón y luego, en los años posteriores, hemos estado tratando de comercializarla, trabajando con personas como Hyundai y (más recientemente) Skanska para impulsar la tecnología.

Se nos ocurrió una idea y probamos su viabilidad en el laboratorio, pero si tiene alguna base, debe trasladarse al ámbito industrial.

¿Cómo llegó a la impresión 3D del hormigón, a diferencia de otros materiales?

Esta es una buena pregunta. Todo se reduce a la funcionalidad de los componentes que desea fabricar. Creamos edificios de vidrio, acero, madera, yeso, hormigón y arcilla. Hay muy buenas razones por las que utilizamos estos materiales. Por lo general, son de origen bastante local (particularmente arcilla y concreto), son muy robustos y duraderos, y la industria los comprende. Si va a producir algo que será parte de un edificio, tiene que ser fundamentalmente adecuado para su propósito. La construcción es una industria que opera con márgenes muy bajos. Un par de por ciento de ganancia es típico de las grandes empresas, por lo que no obtendrá materiales exóticos de la era espacial en la mayoría de los edificios. Desea utilizar materiales que sean relativamente económicos, fácilmente disponibles y adecuados para su propósito.

Tuvimos muchas discusiones sobre esto; de los materiales disponibles, ¿cuáles podría aplicar a la fabricación aditiva? Clay, sin duda. Por otro lado, cuando se habla de vigas y vigas de acero, hay razones por las que hacemos cosas así con métodos familiares. La sinterización de metales con acero es un proceso de alta energía y también debe considerar todos los costos de preparación de los materiales, por lo que no es una opción obvia para la construcción.

En resumen, el hormigón es un material realmente bueno. Si tenemos una mezcla homogénea y bien compactada, independientemente de si está fundida o impresa, sabemos más o menos cómo funcionará. Sabemos que podemos reforzarlo para obtener capacidad de flexión y, junto con eso, se ha trabajado mucho en el hormigón proyectado, que es un primo mayor de la impresión de hormigón en 3D.

Mi colega, el profesor Simon Austin, que ha sido socio en este trabajo, ha dedicado su carrera a buscar hormigón proyectado para su reparación. Con los puentes, por ejemplo, el hormigón de debajo a veces se rompe para que pueda ver el refuerzo. Puede rociar concreto sobre eso para repararlo. Se había trabajado mucho en la reología [el estudio del flujo de materia] de esas mezclas en Loughborough, por lo que parecía una extensión natural pasar de rociar concreto a extruirlo.

Todo se reduce a que tenemos un buen material que la industria conoce y comprende. Sabemos algo sobre la reología y cómo hacer que haga lo que queremos, y una vez que la extruye, puede colocarla en tres dimensiones. Parecía un paso sensato.

¿Cómo ha sido la aceptación desde entonces?

La idea de la impresión 3D con hormigón ha ido creciendo a un ritmo vertiginoso. Actualmente, se están llevando a cabo entre 30 y 40 proyectos en esta área a nivel internacional. Muchos están buscando extrusión y construcción de muros verticales en el sitio, mientras que originalmente estábamos buscando generar componentes que se ensamblen en edificios. En general, ha habido mucho interés a nivel mundial. En este momento, la industria está observando la tecnología, solo entendiendo hacia dónde podría ir y cuáles son sus capacidades.

No creo que haya un mercado claramente definido todavía. Existen todas estas ideas diferentes (la gente ha estado buscando imprimir viviendas de bajo costo, por ejemplo), pero hasta que alguien establezca una entidad comercial seria que realmente genere ingresos, no lo sabremos. Lo mismo sucedió en los primeros días de la fabricación aditiva:es excelente para la creación de prototipos, pero ¿para qué más sirve?

Todavía estamos en esa primera etapa, porque la industria de la construcción es bastante conservadora. Todavía es bastante nuevo en todo el concepto de modelado 3D. Creo que queda un largo camino por recorrer, pero una vez que una persona lo haya hecho, la gente empezará a pensar en cómo pueden aplicar estas tecnologías y aumentará la confianza.

En este punto, ¿qué tipo de aplicaciones tiene previsto para él?

A lo largo del viaje, esta ha sido una de las grandes preguntas. ¿Qué vas a hacer con él? ¿Dónde está el mercado? En Loughborough, hemos producido una pieza de banco:una instalación de arte. Claramente, esa es una aplicación. Creo que hay una tendencia creciente hacia la gente que quiere cosas a medida como esta, entonces, ¿no entraría esta tecnología en ese mercado en algún nivel?

Cuando los arquitectos y sus clientes desean paneles curvos o formas complicadas, cualquier cosa que requiera un molde, rápidamente se vuelve prohibitivamente costoso y, aunque no será económico con AM, podría hacer que un diseño complicado sea una opción competitiva. Si la convierte en una opción competitiva, entonces existe un mercado para ella.

Creo que todo esto es parte de un movimiento más amplio hacia la automatización en la construcción:la eliminación del trabajo manual. Particularmente en el Reino Unido, para todo el trabajo de infraestructura que se llevará a cabo en los próximos 20 a 30 años, todos los grandes proyectos civiles, simplemente no hay mano de obra para hacerlo. Por lo tanto, hay un gran impulso para ver cómo puede ayudar la automatización. La automatización de la construcción es un mercado sin explotar, por lo que aquí hay un panorama mucho más amplio en juego. La impresión 3D es una buena punta de lanza y estoy seguro de que tendrá un nicho, así que creo que en los próximos años veremos más en esta área. Por ejemplo, el Centro de Tecnología de Fabricación ya está utilizando nuestro proyecto de impresión 3D con Skanska para desarrollar su ala de automatización de la construcción.

¿Qué tipo de tendencias más amplias hacia la automatización está observando en el mundo de la construcción en este momento?

Algunas personas comparan esto con la transición que atravesó la industria automotriz cuando se movió hacia líneas automatizadas. Estamos analizando dos industrias muy manuales, en las que la salud y la seguridad son un factor primordial. Poner a las personas en peligro, lidiar con materiales dañinos, las consecuencias de por vida del trabajo manual pesado ... Todas esas cosas son extremadamente importantes para la salud de la nación. También somos una nación que envejecerá, ¡así que no tendremos millones de jóvenes de 20 años para levantar cosas! Cosas como hacer contraventanas en el lugar, trabajar en el suelo o en altura ... En este tipo de entornos peligrosos, si pudiera reducir el número de personas que trabajan en ellos, podría reducir las posibilidades de accidentes.

El desafío será cómo la industria realmente logra que eso suceda. Afectará a todo el proceso de construcción, donde todo tiene que planificarse para que se produzca y fabrique de una determinada manera. En una fábrica, donde está fabricando componentes, quizás sea más capaz de introducir métodos automatizados, pero las operaciones en el sitio son un desafío, porque la automatización tiene que trabajar con todos los demás elementos.

No es un paso insignificante; estamos hablando de décadas. Se producirán cambios importantes durante un largo período. Con la impresión de hormigón, creo que siempre vale la pena reflexionar sobre los aditivos a menor escala, cuando apareció por primera vez en los años ochenta. Realmente solo ahora está encontrando sus nichos y sus mercados. ¡Es un largo período de desarrollo! Solo llevamos diez años, pero en esos diez años hemos visto una enorme aceleración del interés a nivel mundial y la gente ha comenzado a trabajar con esta tecnología. Significa que a nivel internacional, la gente está comenzando a integrarse en el panorama general, pero en términos de convertirlo en una realidad comercial, quién sabe…

Para que realmente se arraigue en la industria, creo que estamos hablando de 10 a 20 años, pero al observar algunas de las primeras historias de éxito, podría ser antes que eso.

¿Qué le espera a la impresión 3D en un futuro muy cercano que le entusiasme más?

En los últimos años, lo que ha sido genial es que parece haber una gran explosión de interés a nivel internacional. Creo que las casas impresas en 3D de Winsun realmente hicieron que todos se sentaran, por lo que llevaron la atención al área. Detrás de eso, hay un comité de RILEM del que soy parte y que analiza la reología y la tecnología concretas. Estamos trabajando para comprender más sobre el tratamiento técnico de los morteros de cemento utilizados en la impresión de concreto desde el punto de vista de la ciencia de los materiales. Eso aumentará la comprensión y respaldará cualquier aplicación de construcción futura.

http://www.lboro.ac.uk/enterprise/3dcp/