¿Está la impresión 3D lista para la industria de la construcción? Actualización 2020

Crédito de la foto: Branch Technology

La impresión 3D está emergiendo como una fuerza transformadora en la construcción, prometiendo construcciones más rápidas, menores costos y una libertad de diseño sin precedentes. Aunque aún se encuentra en sus primeras etapas, la tecnología ofrece un camino claro hacia una infraestructura más sostenible, eficiente y resiliente.

Cómo la impresión 3D puede beneficiar a la construcción

El sector de la construcción actual enfrenta desafíos apremiantes: desperdicio, flexibilidad de diseño limitada, escasez de mano de obra y obstáculos logísticos. La impresión 3D aborda estos problemas mediante:

Flexibilidad de diseño

A diferencia de los métodos convencionales, la fabricación aditiva construye capa por capa, permitiendo geometrías complejas, curvas orgánicas y fachadas personalizadas que eran imposibles anteriormente.

Reducción del desperdicio de material

Al depositar solo el material necesario para cada capa, la impresión 3D minimiza el exceso. Combinada con materias primas recicladas o de origen local, reduce significativamente la huella ambiental.

Reducción del trabajo intensivo en mano de obra

Las impresoras autónomas o semiautónomas trasladan las tareas rutinarias de los humanos a las máquinas, reduciendo las horas de trabajo y los accidentes en obra.

Construcción acelerada

Las impresoras 3D in situ eliminan la necesidad de encofrados prefabricados, acortando los plazos y reduciendo los costos de transporte. El proceso acelera de semanas a días para muchos componentes.

Tecnologías clave de impresión 3D en la construcción

Diferentes métodos aditivos satisfacen necesidades específicas de construcción:

Extrusión de concreto

La extrusión de pasta, pionera de Behrokh Khoshnevis de Contour Crafting, utiliza brazos robóticos o grúas para extruir concreto, cerámica o polímeros. Actores líderes —ICON, CyBE, Apis Cor— continúan refinando el proceso, entregando estructuras robustas similares a las coladas.

Fabricación aditiva por arco de alambre (WAAM)

WAAM funde alambre metálico con un arco eléctrico, depositando capas cordón a cordón sobre un sustrato. Maneja aluminio, acero y titanio, siendo adecuado para piezas grandes y portantes como puentes (ej. el puente de acero de MX3D).

Inyección de aglutinante para encofrados

La inyección de aglutinante fusiona material pulverizado con un aglutinante líquido, creando moldes intrincados para colada de concreto. Este método permite socavados complejos y fachadas detalladas, reduciendo drásticamente el tiempo de fabricación.

Demostración de la impresión 3D en proyectos reales

Paredes impresas en 3D

Winsun en China produjo un bloque de apartamentos de cinco pisos y una villa de 12,000 pies cuadrados usando una impresora de 100 metros de largo que fabricó paredes huecas de cemento, arena y fibra. Estas paredes se transportaron, reforzaron y ensamblaron in situ, reduciendo mano de obra y uso de material.

La audaz visión de Dubái

Dubái apunta a que el 25% de los nuevos edificios sean impresos en 3D. En 2019, Apis Cor se asoció con el Municipio de Dubái para construir un edificio de dos pisos, arquitectónicamente complejo, in situ, usando una mezcla a base de yeso de origen local. La impresión al aire libre demostró resistencia a climas hostiles.

Puentes

Madrid albergó el primer puente de concreto impreso en 3D del mundo. Los Países Bajos añadieron un puente para ciclistas de 8 metros, ensamblado a partir de 800 bloques impresos en tres meses. El puente de acero de MX3D, equipado con sensores, superó una prueba de 20 toneladas antes de ser destinado a un canal de Ámsterdam.

Diseño de interiores

La tienda Bottlepot de Londres exhibe un interior totalmente impreso en 3D usando polímeros sostenibles, ilustrando cómo la fabricación aditiva puede reducir residuos mientras permite la expresión artística.

Modelos arquitectónicos

La impresión 3D revoluciona la creación de modelos, entregando prototipos rápidos y rentables que aceleran las iteraciones de diseño y reducen el tiempo de desarrollo.

Componentes de construcción

El contratista británico Skanska produjo nudos de revestimiento de polímero para el centro de negocios 6 Bevis Marks, demostrando la viabilidad de la impresión 3D para elementos de fachada a gran escala.

Encofrados impresos en 3D

Gate Precast, en colaboración con el Laboratorio Nacional Oak Ridge, usó tecnología BAAM para imprimir moldes de ABS reforzado con fibra de carbono para un edificio de 42 pisos en Nueva York. Cada molde se imprimió en 8-11 horas y se mecanizó en 8 horas, soportando hasta 200 coladas de concreto —un aumento de 10 veces sobre los moldes de madera.

Barreras para una adopción más amplia

A pesar de su promesa, la impresión 3D enfrenta obstáculos:

• Garantía de calidad — ¿Son las casas impresas tan duraderas como las construidas tradicionalmente? Las pruebas continuas son esenciales para cumplir estándares de incendio, sísmicos y de longevidad.
• Brechas regulatorias — Los códigos de construcción deben evolucionar para acomodar nuevos materiales y procesos.
• Requisitos de habilidades — Operadores y diseñadores necesitan capacitación especializada, aumentando la inversión inicial.
• Limitaciones de materiales — Las materias primas actuales son limitadas; la investigación expande formulaciones de concreto y compuestos biobasados.

El futuro de la impresión 3D en la construcción

Los edificios completamente impresos a gran escala siguen siendo una meta a largo plazo. A corto plazo, la fabricación aditiva destacará en la fabricación de componentes complejos —uniones, fachadas y encofrados— aprovechando su libertad de diseño mientras reduce residuos. La impresión in situ transformará gradualmente la industria hacia una mayor sostenibilidad, flexibilidad y automatización.