Uso de la impresión 3D en la industria de la construcción para crear de forma más sostenible

Lea cómo el uso de la impresión en 3D ha supuesto avances significativos en la industria de la construcción gracias al uso de materiales ecológicos y a las oportunidades que ofrece para minimizar los residuos y aumentar el ritmo de construcción. Discuta los nuevos enfoques para utilizar la sostenibilidad en la construcción del futuro.

Exploración del uso de la impresión 3D para soluciones de construcción sostenibles

Tecnología de impresión 3D en la construcción

El uso de la impresión en 3D está abriendo nuevas y apasionantes posibilidades para la industria de la construcción. Esta innovadora tecnología, también llamada fabricación aditiva, construye estructuras capa a capa con una precisión increíble.

En lugar de los métodos sustractivos tradicionales que parten de un gran bloque de material y eliminan lo que no se necesita, el uso de la impresión en 3D sólo deposita los materiales reales donde se necesitan. Esto permite fabricar eficazmente edificios completos y elementos estructurales, desde la base.

El proceso capa por capa también permite IoT con impresión 3D para trabajar continuamente sin pausa. Gracias a ello, es posible que algún día puedan levantarse edificios enteros en tan sólo unas semanas, mucho más rápido de lo que podría lograrse con la construcción tradicional in situ. También pueden producirse formas arquitectónicas complejas que resultan difíciles con las técnicas estándar.

En general, el uso del proceso aditivo automatizado y preciso de la impresión en 3D tiene el potencial de revolucionar la forma en que diseñamos y construimos nuestros entornos edificados. Con nuevos avances, pronto podría transformar la industria al permitir nuevas formas de construir más rápidas, personalizadas y sostenibles. Podrían avecinarse tiempos apasionantes a medida que madure esta tecnología disruptiva.

Varios beneficios de Impresión en 3D para aplicaciones de construcción incluyen la disminución de residuos, la automatización, la personalización y una construcción más rápida. El uso de la impresión 3D permite la "impresión" precisa de materiales sólo en las regiones que requieren refuerzo, lo que permite un uso eficiente de los recursos y refuerzos prefabricados no pesados.El proceso de impresión está totalmente automatizado una vez cargados los archivos de diseño, lo que reduce la necesidad de mano de obra humana en la obra.

Las impresoras 3D también permiten realizar diseños altamente personalizados y no estándar que serían difíciles de producir mediante los métodos tradicionales de fabricación sustractiva. Pueden conseguirse geometrías complejas y diseños estructurales optimizados. Los tiempos de construcción también se reducen significativamente, ya que el uso de la impresión en 3D permite trabajar de forma continua sin paradas, en comparación con las tareas secuenciales in situ.Con las herramientas de impresión en 3D a gran escala, podrían construirse edificios enteros en semanas en lugar de meses.

Algunos de los materiales que se han utilizado en el desarrollo de estructuras mediante el uso de la impresión 3D son el hormigón, los morteros, los plásticos reciclados y la cerámica. Entre todas las construcciones civiles, el hormigón es el material más popular para la impresión a gran escala de paredes, suelos e incluso casas enteras. La automatización del proceso de estratificación garantiza que el hormigón se depositará de forma precisa y uniforme. Los científicos también están trabajando en formas de imprimir en 3D hormigón reforzado con acero de mayor resistencia.

En la actualidad se encuentra en una fase incipiente en el ámbito de la construcción debido a las limitaciones de tamaño y a la selección de materiales, pero se está desarrollando rápidamente. En un futuro próximo, podría transformar el proceso de construcción aumentando la eficacia, reduciendo los costes y aplicando soluciones respetuosas con el medio ambiente. El aumento del uso a gran escala de la impresión 3D y el desarrollo de nuevos materiales de construcción amplían el potencial en el futuro...

Materiales de construcción sostenibles

Materiales de construcción ecológicos

En lo que respecta a la sostenibilidad y el respeto al medio ambiente, el uso de materiales sostenibles y ecológicos sigue ganando terreno en los proyectos de construcción. Las cuatro categorías principales de materiales sostenibles incluyen los fabricados con material reciclado, materiales de base biológica, materiales locales y de fuentes renovables.

Materiales reciclados y de origen biológico

El uso de materias primas secundarias de materiales de impresión 3D procedentes del reciclado de residuos de hormigón y plástico minimiza los residuos al sustituir el material virgen de extracción. Algunos de los materiales de base biológica son el bambú, la lana aislante, los materiales compuestos de origen natural y las maderas de tala sostenible, que son fuentes renovables. Éstos tienen menos carbono incorporado en comparación con el acero y el hormigón, por ejemplo, que se someten a un riguroso procesamiento y un elevado consumo de energía.

Estos materiales también son más sostenibles que los procedentes de otros recursos, ya que se originan a partir de subproductos agrícolas. Por ejemplo, el hormigón de cáñamo es lo que se obtiene de la combinación de virutas de cáñamo, que es el núcleo leñoso interior de la planta, y aglutinantes a base de cal, de ahí que se utilice para producir bloques aislantes.

Ventajas de los materiales sostenibles

La incorporación del uso de material sostenible de impresión 3D ofrece varias ventajas medioambientales. Disminuyen la presión sobre las existencias de materias primas, ofrecen menos emisiones globales para contribuir al medio ambiente, así como ayudan a adquirir una construcción ecológica. certificación. Algunos de estos materiales sostenibles también son beneficiosos para la salud humana porque no liberan compuestos orgánicos volátiles en el ambiente interior.

Desde un punto de vista económico, resulta rentable utilizar determinados materiales ecológicos porque tienen una mayor durabilidad, requieren menos mantenimiento y son más fáciles de reciclar al final de la vida útil del edificio. Así pues, el uso de la impresión 3D en la construcción sostenible beneficia tanto al medio ambiente como al ahorro de costes a largo plazo. A medida que avanzan las tecnologías, surgen más opciones de materiales, productos y sistemas ecológicos y rentables para aplicar en los proyectos de construcción.

Diseño de edificios energéticamente eficientes

Estrategias de diseño pasivo

La estrategia pasiva implica el uso de la geometría de una estructura, su ubicación e incluso los materiales de construcción para controlar el proceso de calefacción, refrigeración e iluminación. Características constructivas como el saliente del tejado, el aislamiento y la cubierta vegetal también minimizan la necesidad de sistemas mecánicos.La colocación adecuada de las ventanas permite la entrada del sol de invierno a la vez que bloquea el sol de verano. Los materiales de masa térmica como el hormigón visto también ayudan a estabilizar las temperaturas interiores.

Tecnologías inteligentes integradas

A continuación, los sistemas integrados avanzados gestionan activamente el uso energético del edificio y proporcionan un control preciso de la climatización. El uso de la impresión 3D La iluminación automatizada y los electrodomésticos alimentados por fuentes de energía renovables reducen el consumo total de electricidad. Los sistemas de automatización de edificios controlan de forma centralizada todos los sistemas activos en función de los patrones de ocupación y las condiciones ambientales para lograr la máxima eficiencia.

Optimización de recursos

Tomamos medidas de conservación del agua como la recogida de agua de lluvia, el reciclaje de aguas grises, así como el uso de plantas y materiales tolerantes a la sequía para minimizar el uso de agua potable. Los sistemas de recuperación de energía se utilizan para recoger el calor residual del aire de escape o de los equipos para precalentar el aire entrante.

Combinadas, las estrategias pasivas y activas reducen el carbono operativo La impresión 3D revoluciona y costes de forma significativa frente a un edificio convencional. La supervisión energética en tiempo real ayuda aún más a ajustar el rendimiento del edificio a lo largo del tiempo. El enfoque sinérgico y holístico considera el edificio como un sistema integrado y vivo, en lugar de componentes separados, para lograr un uso de energía neta ultrabajo o nulo. Este nivel de diseño eficiente y sostenible será cada vez más importante para mitigar los efectos del cambio climático.

Métodos avanzados de construcción

Estructuras impresas en 3D a gran escala

Tecnologías de impresión 3D siguen ampliándose para imprimir edificios y puentes completos. Los proyectos incluyen el primer uso de la impresión en 3D de viviendas para personas con bajos ingresos en México y un puente peatonal de 9 metros en Filadelfia. La impresión de hormigón in situ omite la prefabricación para erigir la estructura en un solo paso.

Impresión 3D in situ

Las nuevas impresoras robóticas móviles pueden imprimir directamente en las obras para mayor flexibilidad. Su gran tamaño permite imprimir componentes de viviendas como paredes en el punto de uso final para reducir las necesidades de transporte.

Diseños arquitectónicos complejos

El uso de la impresión en 3D destaca en geometrías difíciles con los métodos tradicionales. Los armazones de edificios no rectilíneos optimizados para el rendimiento estructural y la integración paisajística son ahora posibles gracias a los complejos diseños digitales y al control de impresión multieje.

Impacto medioambiental y sostenibilidad

Reducción de residuos

Impresión 3D sostenible minimiza el desperdicio de materiales depositando sólo lo necesario capa por capa. Esto reduce sustancialmente el desecho de materiales sobrantes en comparación con los métodos de construcción tradicionales.

Minimización de la huella de carbono

El uso racionalizado de materiales de la impresión en 3D reduce el carbono integrado en la construcción. Cuando se combina con fuentes de energía renovables para su funcionamiento, la huella de carbono global se reduce frente a la fabricación de componentes prefabricados, que requiere un uso intensivo de energía.

Desarrollo sostenible

Las técnicas avanzadas contribuyen a los objetivos de desarrollo sostenible de utilizar los recursos de forma eficiente y construir viviendas resistentes y asequibles en todo el mundo. Las aplicaciones se extienden desde las estructuras de ayuda en caso de catástrofe hasta las ciudades sostenibles construidas mediante fabricación digital personalizada in situ, lo que hace avanzar a la industria hacia la reducción del impacto medioambiental.

Conclusión

En conclusión, los avances en el uso de la impresión 3D y otros métodos de construcción innovadores están a punto de revolucionar el diseño y la sostenibilidad de los edificios en las próximas décadas. La capacidad de fabricar diseños complejos y personalizados a la carta con un desperdicio mínimo de material ofrece oportunidades sin precedentes para optimizar las estructuras.

Cuando se combinen con edificios integrados con energías renovables y principios de diseño pasivo, estas técnicas permitirán estructuras permanentes ultraeficientes y autosuficientes. Las impresoras de mayor tamaño y los nuevos materiales de construcción están ampliando los límites de lo que podemos conseguir mediante la fabricación aditiva y la fabricación digital. En los próximos años, el uso de la impresión 3D por su gran potencial transformará el sector de la construcción en una industria más sostenible que minimice los daños medioambientales. El uso generalizado de estos métodos en todo el mundo será un paso importante hacia un desarrollo más sostenible.

Preguntas frecuentes

P: ¿Qué tamaño pueden alcanzar las impresoras 3D para la construcción?

Las impresoras 3D para la construcción están creciendo rápidamente en tamaño y capacidades. Actualmente, algunas impresoras a gran escala pueden imprimir estructuras de hasta 3 pisos de altura, con una huella de varios cientos de metros cuadrados. Los investigadores están trabajando en el desarrollo de sistemas de pórtico móviles con anchuras de impresión de 30 metros o más para imprimir casas y puentes completos en una sola tirada. Otras innovaciones pretenden eliminar por completo las limitaciones de tamaño.

P: ¿Qué materiales pueden utilizarse para la construcción impresa en 3D?

Entre los materiales habituales utilizados para la construcción impresa en 3D se incluyen el hormigón, tanto el normal como variantes especializadas de alta resistencia; compuestos de plástico reciclado mezclados con aglutinantes; plásticos reforzados con fibras y polímeros adecuados para su uso permanente en exteriores; compuestos cerámicos para mayor durabilidad; y materiales experimentales reforzados con acero. Los investigadores también están explorando el uso de tierra, cal y fibras naturales procedentes de residuos agrícolas. La gama de materiales utilizables se amplía continuamente.

P: ¿Cuánto falta para que las casas impresas en 3D se conviertan en la corriente dominante?

Las casas impresas en 3D están ganando terreno, pero aún les quedan avances para lograr un uso generalizado. Algunos analistas estiman la adopción masiva en el mercado de las casas impresas en 3D en un plazo de 15 a 20 años, a medida que se amplíe la tecnología y se reduzcan los costes. Factores como la mejora de la velocidad de construcción, el desarrollo de diseños integrados con energías renovables, la producción de viviendas con modelos de negocio innovadores y la facilitación de aprobaciones normativas estandarizadas contribuirán a que la impresión en 3D pase de ser un nicho a un enfoque de construcción generalizado en la próxima década.

P: ¿La impresión 3D in situ es más lenta que la prefabricación?

Mientras que los componentes prefabricados son más rápidos de instalar que la construcción tradicional in situ, la impresión 3D in situ puede ser potencialmente más rápida que cualquiera de las dos. Dado que las impresoras 3D pueden trabajar de forma continua sin interrupciones, en teoría podrían construirse casas enteras en cuestión de semanas, frente a los meses de las construcciones tradicionales. Además, el ahorro en tiempo de transporte y montaje compensa cualquier ritmo de impresión marginalmente más lento. A medida que la tecnología de impresión siga mejorando, es probable que la fabricación digital in situ supere a la prefabricación modular en cuanto a velocidad de construcción de nuevas viviendas.

P: ¿Qué certificaciones requieren las casas impresas en 3D?

Para garantizar la seguridad y la integridad estructural, las casas impresas en 3D deben superar evaluaciones de normas como las del International Code Council. Las empresas trabajan para obtener certificaciones ICC para los conjuntos de muros de carga y tejados impresos a escala. Otros objetivos de certificación de organizaciones como LEED tienen en cuenta el carbono incorporado, la eficiencia energética, la calidad del aire/agua, etc. A medida que la fabricación digital siga estableciendo récords de rendimiento, los criterios de certificación se ampliarán en consecuencia para garantizar el bienestar de los residentes y la sostenibilidad medioambiental basada en técnicas de construcción avanzadas.