Desde hace siglos, los materiales de construcción tradicionales como la madera y el concreto han sido la base de la mayoría de las estructuras en la Tierra. Sin embargo, la adopción del marco de acero en la década de 1880 cambió la arquitectura para siempre, permitiendo a los arquitectos diseñar edificios más altos con ventanas más grandes, lo que dio lugar a los rascacielos que hoy definen los horizontes de las ciudades. Desde entonces, los materiales de construcción han estado limitados a un conjunto estandarizado de elementos producidos en masa, desde vigas de acero hasta paneles de madera contrachapada. Pero la adopción de la impresión 3D en la construcción podría ser la próxima gran revolución en la arquitectura.
La impresión 3D a gran escala, al igual que la impresión en 3D de escritorio, implica construir objetos capa por capa. Ya sea arcilla, concreto o plástico, el material de impresión se extruye en un estado fluido y se endurece en su forma final. Este proceso tiene la capacidad de cambiar la forma en que se conciben y construyen los edificios en el futuro.
Personalización en la arquitectura
La impresión 3D permite la creación de componentes únicos sin costo adicional, sin necesidad de herramientas, moldes o matrices. En la producción en masa actual, se producen los mismos componentes una y otra vez, reduciendo la posibilidad de personalización en la arquitectura. Pero con la impresión 3D, cada parte puede ser única, lo que permite una mayor personalización de los diseños.
Por otro lado, la impresión 3D permite la producción de componentes complejos con huecos internos. Esto puede permitir la impresión de paredes con conductos o tuberías ya incorporadas en su interior, lo que podría ahorrar tiempo y dinero en la instalación posterior de servicios.
Materiales y eficiencia
Una de las ventajas de la impresión 3D es la capacidad de utilizar materiales reciclados y orgánicos para la construcción, así como materiales de origen local. Por ejemplo, la estructura Trillium Pavilion fue impresa en plástico ABS reciclado, mientras que la estructura Tecla fue impresa en arcilla obtenida del río cercano. Esto permite reducir los costos y mejorar la sostenibilidad en la construcción.
Como comenté, la impresión 3D construye capa por capa, utilizando solo el material y la energía requeridos para hacer un componente en particular. Este proceso es mucho más eficiente que los métodos de construcción tradicionales, que implican cortar el exceso de material. Los materiales como el concreto y el plástico también se benefician de la impresión 3D, ya que no requieren encofrados o moldes adicionales.
Diseño y fabricación digital
La impresión 3D a gran escala implica tres áreas de conocimiento: diseño digital, fabricación digital y ciencia de materiales. Los arquitectos crean modelos de computadora de todos los componentes que se imprimirán. Luego, pueden usar software para probar cómo los componentes responderán a las fuerzas estructurales y ajustarlos en consecuencia. Estas herramientas también pueden ayudar al diseñador a descubrir cómo reducir el peso de los componentes y automatizar ciertos procesos de diseño antes de la impresión.
Luego, un software traduce el modelo de computadora en un conjunto de instrucciones para la impresora 3D. Aunque generalmente se asume que las impresoras 3D trabajan a pequeña escala, la tecnología ha avanzado lo suficiente como para permitir la impresión a gran escala. A menudo, la impresión se realiza a través de lo que se llama un sistema basado en una estructura de guía, una estructura rectangular de rieles deslizantes similares a una impresora de escritorio. Cada vez más, se utilizan brazos robóticos debido a su capacidad para imprimir en cualquier orientación.
Inspiración en la naturaleza
Otra ventaja de la impresión 3D es su capacidad para crear formas inspiradas en la geometría de la naturaleza, lo que puede ser difícil de producir con otros métodos de construcción. Al construir capa por capa, la impresión 3D refleja los procesos naturales como la formación de conchas. Los marcos estructurales inspirados en la fina estructura de los huesos de los pájaros podrían crear una estructura ligera de tubos con diferentes tamaños que reflejan las fuerzas que actúan sobre ellos. Además, las fachadas que evocan formas de hojas de plantas podrían diseñarse para proporcionar sombra al edificio y producir energía solar al mismo tiempo.
Obstáculos a superar
Aunque la impresión 3D tiene el potencial de transformar la construcción, aún existen obstáculos a superar para su adopción generalizada. El costo de la tecnología de fabricación digital es relativamente alto, y los conocimientos especializados necesarios para trabajar con estos nuevos materiales aún no se enseñan ampliamente.
También existe una infraestructura construida en torno a los métodos de construcción tradicionales, incluidas las cadenas de suministro y los códigos de construcción. Será necesario encontrar una aplicación específica de la impresión 3D que conduzca a su uso común.
Como veis, la impresión 3D tiene el potencial de revolucionar la industria de la construcción, lo que permitirá una mayor personalización de los diseños, reducción de costos y mejoras en la sostenibilidad. Sin embargo, para que esto suceda, deberá haber un cambio significativo en la forma en que se aborda la construcción y se enseña a los arquitectos y constructores.