Sistema 3D Imprime Todo un Edificio

Los investigadores MIT han diseñado un sistema que puede imprimir en 3D la estructura básica de un edificio entero. El sistema consta de un vehículo sobre orugas que lleva un brazo robótico industrial grande, que tiene un brazo robótico de presición más pequeño en su extremo.

La lista de materiales que pueden ser producidos por impresión 3D ha crecido bastante en los últimos años, incluyendo no sólo los plásticos sino también metal, vidrio, e incluso alimentos. Ahora, investigadores del MIT están ampliando la lista, con el diseño de un sistema que puede imprimir en 3D la estructura básica de un edificio entero.

Las estructuras construidas con este sistema podrían producirse más rápido y a menor precio que los métodos de construcción convencionales, los investigadores dicen. Un edificio también puede ser completamente personalizado a las necesidades de un sitio en particular y los deseos de su creador. Incluso la estructura interna podría modificarse en nuevas formas; podrían incorporarse diferentes materiales en el proceso y la densidad del material podría ser variado para proporcionar combinaciones óptimas de resistencia, aislamiento y otras propiedades.

En última instancia, dicen los investigadores, este enfoque permitiría el diseño y construcción de nuevos tipos de edificios que no sería factibles con los métodos tradicionales.

El sistema consta de un vehículo sobre orugas que lleva un brazo robótico industrial grande, que tiene un brazo robótico de presición más pequeño en su extremo. Este brazo altamente controlable puede utilizarse entonces para dirigir cualquier boquilla de construcción convencional (o no convencionales), como los utilizados para verter hormigón o mortero.

A diferencia de los típicos sistemas de impresión 3D, la mayoría de los cuales utiliza algún tipo de estructura fija para apoyar sus boquillas y se limitan a la construcción de objetos que caben dentro de su recinto general, este sistema de movimiento libre puede construir un objeto de cualquier tamaño. Como una prueba conceptual, los investigadores utilizaron un prototipo para la construcción de la estructura básica de las paredes de una bóveda de 50 pies de diámetro y 12 pies de alto, un proyecto que se completó en menos de 14 horas.

Para estas pruebas iniciales, el sistema fabricó el marco de aislamiento de espuma utilizado para formar una estructura de hormigón terminada. Este método de construcción, en que moldes de espuma de poliuretano se llenan con concreto, es similar a las técnicas de encofrado de hormigón con aislamiento comercial tradicional. Siguiendo este enfoque de su trabajo inicial, los investigadores mostraron que el sistema puede adaptarse fácilmente a los equipos y los sitios de edificio existentes, y que cumplirán con los códigos de construcción sin necesidad de nuevas evaluaciones.

Recientemente, se previó que el sistema será autosuficiente. El sistema entero podría ser operado eléctricamente, incluso con paneles solares. La idea es que este tipo de sistemas podría desplegarse a regiones remotas o en áreas destruidas después de una gran tormenta o terremoto, para proporcionar refugio duradero rápidamente.

La visión final es en el futuro, tener algo totalmente autónomo, que podría enviarse incluso a la luna o Marte o Antártida y sería simplemente salir y construir estos edificios por años,", dice Steven Keating, un graduado de ingeniería industrial e investigación del MIT, quien dirigió el desarrollo del sistema como su trabajo de tesis doctoral.

Mientras tanto, "queríamos mostrar que podríamos construir algo mañana que podría ser utilizado de inmediato." Eso es lo que hizo el equipo con su plataforma móvil inicial. Podrían integrarse en una obra mañana."

"La industria de la construcción está todavía en su mayoría haciendo cosas como lo hacían hace cientos de años" dice Keating. "Los edificios son rectilíneos, principalmente construidos de materiales individuales, con sierras y clavos," y sobre todo de planos estandarizados.

Sin embargo, Keating se preguntaba, ¿qué pasa si cada edificio puede ser individualizado y diseñado usando datos ambientales in situ? En el futuro, los pilares de apoyo de tal edificio podrían colocarse en ubicaciones óptimas basadas en el análisis del sitio, y las paredes podrían tener espesor variable según su orientación. Por ejemplo, un edificio podría tener paredes más gruesas, más aisladas en su lado no

La creación de este sistema, que los investigadores llaman Plataforma Digital de la Construcción (DCP, por sus siglas en inglés, Digital Construction Platform), fue motivada por la visión global del grupo Mediated Matter del MIT de diseñar edificios sin piezas. Esta visión incluye, por ejemplo, la combinación de "estructura y piel," vigas y ventanas, en un solo proceso de producción, y adaptación de múltiples procesos de diseño y construcción sobre la marcha,en cuanto la estructura se está construyendo.

Desde una perspectiva arquitectónica, Neri Oxman, Director de Mediated Matter Group y Profesor Asociado de Ciencias y Comunicación, dice que el proyecto "desafía las tipologías de construcción tradicional como muros, pisos o ventanas, y propone que un sistema podría fabricarse utilizando el DCP, que puede variar sus propiedades continuamente, para crear elementos como uno solo".

Para ello, se pueden adaptar las boquillas del nuevo sistema de impresión 3D para variar la densidad del material que se vierte e incluso a mezclar diversos materiales. En la versión utilizada en las pruebas iniciales, el dispositivo crea una cáscara de espuma aislante que se dejaría en su lugar después de que el concreto se vierte; materiales de acabado interior y exterior podrían aplicarse directamente sobre la superficie de la espuma.

El sistema puede crear formas complejas y voladizos, que el equipo ha demostrado en su prototipo. Cualquier cableado necesario y plomería pueden introducirse en el molde antes de verter el hormigón, proporcionando una estructura de pared acabada de una vez. También puede incorporar datos sobre el sitio durante el proceso, con sensores integrados de temperatura, luz y otros parámetros para hacer ajustes a la estructura.

Keating dice que el análisis del equipo muestra que tales métodos de construcción podría producir una estructura más rápida y menos costosa que presentan los métodos convencionales, y también puede ser mucho más seguro. (La industria de la construcción es una de las ocupaciones más peligrosas, y este sistema requiere menos trabajo práctico). Además, como las formas y espesores pueden ser optimizados para lo que se necesita estructuralmente, en lugar de tener que coincidir con lo que está disponible prefabricado en madera y otros materiales, puede reducirse la cantidad total de material necesario.

Mientras que la plataforma representa un avance de ingeniería, según Oxman. "hacerlo más rápido, más barato y mejor es una cosa. Pero la capacidad de diseñar y fabricar digitalmente estructuras multifuncionales en una sola construcción incorpora un cambio de la edad de la máquina a la edad biológica, partiendo desde el edificio como una máquina para vivir, hecho de partes estandarizadas, al edificio como un organismo, que es computacionalmente cultivado, fabricado aditivamente y posiblemente biológicamente aumentado."

"Así que para mí no es simplemente una impresora," dice, "sino una forma totalmente nueva de pensar sobre el hacer, lo que facilita un cambio de paradigma en el área de la fabricación digital, y también para el diseño arquitectónico. ... Nuestros sistema apunta a una visión de futuro de la construcción digital que permite nuevas posibilidades en nuestro planeta y más allá".

Acá te dejamos un video que muestra como funciona el nuevo sistema:

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