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Arquitectura en 3D. Construcción en contornos

En la web ComputerWorld puede leerse un gran post de Lucas Mearian respecto la charla de fabricación de contornos (Contour Crafting), titulada “Construcción de edificios con robótica usando fabricación de contornos”, y que cubre las posibilidades de construir grandes estructuras, particularmente edificios, usando impresión 3D, tema sobre el cual ya hablamos en un post anterior sobre construcción.

El profesor Behrokh Khoshnevis, de la Universidad de California del Sur, describió como un nuevo mecanismo de extrusión combinado con máquinas robóticas, podría imprimir habitats de forma eficiente. A través de un largo proceso de ensayo y error, el profesor Khoshnevis consiguió construir un cabezal de impresión que puede extruir cemento húmedo de modo que, gracias a una paleta fijada en él, y un endurecedor especial, permite que el cemento mantenga su forma según se imprimen las sucesivas capas, sobre lo cual bromeó, haciendo las delicias de los arquitectos, constructores y profesionales de la fabricación aditiva en la audiencia, “mantener la viscosidad del cemento no es una cosa trivial”. En el siguiente vídeo, tomado por el autor del documento original, Mearian, puede verse el proceso de fabricación de un muro con refuerzos y cámara de aire.

Cuando este método, el profesor ha construido muros de 6 pies (dos metros) de alto, con capas de 6 pulgadas (15 cm) de altura y 4 pulgadas (10 cm) de espesor, y cree firmemente que pueda ser aplicado a edificios completos, afirmando que con esta construcción de contornos es posible fabricar la estructura completa de una casa de 2000 pies cuadrados (185 m2) en menos de 20 horas. La impresora 3D, montada sobre una grúa de puente, y con un peso de aproximadamente 500 libras (226 kg), podría ser llevada a donde se realizara la construcción, donde fabricaría los contornos como lo haría una RepRap gigante, usando el suelo como plataforma o, posiblemente con una impresora usando como base la propia casa (a este respecto, hay que decir que Nicholas Seward, inventor de la RepRap Simpson, ya ha creado una impresora 3D montada sobre un muro, llamada Wally), capa tras capa y volviendo al suelo tras completar el trabajo. También sugirió colocar los brazos de la impresora en raíles, de forma que pudieran imprimir una casa y deslizarse para construir otra, haciendo posible imprimir barrios enteros rápidamente.

La impresora podría ascender por los propios muros ya construidos

Esta técnica, y otras en las que trabaja el equipo de investigación de Khoshnevis, representarían una solución a ciertos problemas a los que se enfrenta el mundo moderno. Recordando los proyectos de construir hábitats en la Luna y Marte, ya mencionados en este blog, Koshnevis ha realizado una propuesta para la sinterización láser de polvo lunar (a falta del agua necesaria para extruir el cemento) para montar una estación de aterrizaje para futuros viajes espaciales, completada con un escudo para explosiones hecho con regolito lunar, capaz de desviar los desechos de una nave que llegara. Incluso, ha simulado el proceso en la Tierra, sinterizando roca usando azufre como aglomerante. Sobre esto último había un artículo en la web de la NASA, que desgraciadamente  ha desaparecido por los recientes recortes presupuestarios.

sistema-Contour-Crafting-de construccion Lunar

 

Además, y también un punto muy importante, es la posibilidad de construir edificios eficientes, tan baratos que podrían imprimirse a bajo coste para gente de áreas empobrecidas del mundo. Dado que las técnicas actuales de construcción son, a juicio de Khoshnevis y tal como cita Lucas Mearian derrochadoras y emisoras de gran cantidad de emisiones, además de promover la corrupción, con costes siempre por encima del presupuesto”, las casas impresas en 3D ahorrarían tiempo, reducirían los residuos generados, y la posibilidad de errores humanos. El proceso podría incluso salvar vidas, ya que según Mearian, la construcción es de los trabajos más peligrosos del mundo, con 400,000 personas heridas, y de 6,000 a 10,000 personas muertas cada año, sólo en los EEUU.

En el proceso de impresión 3D, se puede usar también cemento reforzado con acero, pero, tal como apunta el profesor, las geometrías impresas de forma específica dan como resultado una mayor estabilidad que los cubos tradicionales que solemos ver en el mundo occidental. Los muros planos carecen de la estabilidad de las curvas que se pueden realizar con la “fabricación en contorno”. Con la habilidad de imprimir, rápida y económicamente, edificios curvos con un sentido arquitectónico, el profesor Khoshnevis cree que podría prevenirse la pérdida de vidas por desastres naturales, tales como las 40.000 personas que fallecieron en 1990 por un terremoto en Irán, su país natal.

En relación a esto surge también la controversia de que estas máquinas puedan reemplazar los puestos de trabajo que genera la construcción (de conocida importancia en España), a lo cual el profesor Koshnevis respondíó que “no es algo que vaya a suceder de un día para otro, y por otro lado, cuando la máquina de vapor fue inventada, se dijo lo mismo sobre los conductores de los carruajes”.

Las estructuras creadas pueden semejar las construidas con adobe hecho con barro, arcilla y paja, y otros materiales domésticos, en África, Asia y muchas partes de América. Las estructuras de adobe son un método de construcción que lleva usándose miles de años, y dura otros tantos miles. Pero la razón, según el profesor Koshnevis, no es el material, sino que la fuerza viene de la geometría. Las peores estructuras que se pueden crear son los muros planos. Para ilustrar esto, el profesor cogió una hoja de papel y la puso formando una pantalla, soplando a continuación, con lo que la hoja cayó. Al enrollar luego el papel en un semicírculo y soplar, la hoja permaneció en pie.

El equipo ya está centrado en crear extrusores complejos y brazos robóticos que den la impresión de un proceso de fabricación híbrida, con brazos que puedan levantar y dar forma al cemento el mismo tiempo que otros brazos introducen las tuberías, cableado, aislante, y otros procesos similares. No obstante, y según la opinión de Michael Molitch-Hou, redactor de 3D Printing Industry, a esta compleja falta de herramientas le faltaría algún proceso sustractivo. Sin despecharla en absoluto, se podría combinar con el robot reciclador de Cemento ERO , una máquina que dispara agua a alta presión sobre el cemento, provocando la ruptura, y recogiéndolo para su reutilización. De este modo, podrían “borrarse” estructuras antiguas, o porciones de las mismas, y reconstruirlas con el objetivo de producir edificios más sostenibles y útiles, adecuados para las necesidades del mundo moderno.

Fuentes:

3D Printing Industry

ComputerWorld

 

2018-07-09T16:03:38+00:00

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