En los Países Bajos, un país famoso por sus canales, los puentes forman parte del paisaje habitual. Pero cuatro de ellos concretamente son singularidades de la construcción: cada una de estas estructuras de casi 8 metros fue fabricada en hormigón por una enorme impresora robótica.
Son parte de una revolución que ve cómo las impresoras 3D, que extruden plástico y otros materiales para elaborar elementos sólidos, abandonan el escritorio para ir directamente al terreno de construcción. Desde 2017, numerosas empresas y grupos en Estados Unidos, Europa y Asia han "impreso" marquesinas para paradas de autobús y paneles divisorios para salas de convenciones, así como casas enteras.
Las técnicas de impresión 3D aún se encuentran en sus etapas iniciales, pero las impresoras de calidad comercial podrían cambiar drásticamente el negocio de la construcción en la próxima década. Los expertos creen que podrían disminuir a la mitad el tiempo de construcción, reducir los costes incluso a una tercera parte y ofrecer diseños más ecológicos, robustos y con mayor margen de personalización.
Mientras la tecnología despega, se prevé que el mercado global de la construcción mediante impresión 3D se multiplique por diez para 2026, hasta alcanzar los 14.900 millones de dólares USD, según Polaris Market Research.
Una impresora para varios oficios
Las impresoras de construcción 3D funcionan en gran medida como las impresoras de inyección de tinta para oficinas en casa, salvo que en lugar de tinta, expulsan hormigón. Los inyectores se desplazan hacia atrás y hacia delante sobre raíles, con ordenadores que controlan el patrón de extrusión, de forma que una capa de hormigón (o acero u otro material) con un grosor de 2 cm se deposita justamente donde se necesita. En el momento en el que el inyector de movimiento lento alcanza el final de su trayectoria, que puede ser de hasta 30 metros de longitud, la capa normalmente se ha endurecido lo suficiente como para depositar otra capa encima de ella, construyendo así, capa a capa, una pared de tamaño real, como el que tendría en una casa. Siguiendo un preciso patrón de deposición, el inyector puede dejar espacios para ventanas, puertas, conductos para servicios públicos y otros elementos estructurales y de diseño.
Una de las ventajas más evidentes es la velocidad. Se necesitan unas 24 horas de impresión para construir una casa de una planta única de 46 metros cuadrados.
"El proceso de impresión proporciona estructura, aislamiento, laminado de paredes, acabado de superficies interiores y exteriores y el sistema de conductos, todo a la misma vez", comenta Jason Ballard, cofundador y CEO de ICON, una empresa con sede en Texas (EE. UU.), dedicada a la construcción mediante impresión 3D. "Todo eso suele conllevar el esfuerzo de 20 personas pertenecientes a cinco o seis oficios diferentes que trabajan durante varios días".
Por otro lado, las impresoras de construcción 3D generan menos residuos. Una obra típica de una casa genera unas cuatro toneladas de residuos. En efecto, se desperdicia casi la mitad del hormigón, ya que el hormigón utilizado en la construcción convencional con losas de hormigón se aplica uniformemente, sin considerar si se necesita como soporte estructural en una zona concreta o no. Esto resulta especialmente perjudicial para el medio ambiente ya que el cemento, el principal componente del hormigón, supone casi el 7 % de nuestras emisiones de dióxido de carbono. Por el contrario, las impresoras 3D pueden variar el grosor de una estructura con gran precisión, utilizando hormigón solo donde realmente es necesario —un proceso denominado optimización topológica.
Otra ventaja de la construcción impresa es que es digital, lo que significa que un diseño renderizado en un ordenador se convierte directamente en una serie de instrucciones para la impresora. Eso elimina la necesidad de transferir diseños a planos sobre papel que quedan abiertos a interpretaciones por parte de los trabajadores especializados —un proceso propenso a errores que suele dar lugar a sobrecostes y retrasos.
El planteamiento "de digital a digital" cuenta con la ventaja añadida de que elimina barreras a la creatividad de diseño. Un arquitecto puede ofrecer diseños personalizados o semipersonalizados a menor precio sin tener que preocuparse en formar a trabajadores especializados para llevar a cabo un proyecto novedoso.
"La impresora admite cualquier diseño que hayas ingeniado", comenta Theo Salet, ingeniero estructural en la Universidad de Tecnología de Eindhoven, pionero en la construcción impresa y el creador de los puentes en Holanda. "No te cobrará más por ser original".
Hasta el momento, los edificios impresos han sido asuntos modestos y de bajo coste. Por ejemplo, ICON imprimió una vivienda en Austin, Texas, pensada para familias por un precio de 10.000 dólares USD, y cuenta con un contrato para imprimir un total de seis viviendas. Ahora pretende llevar una impresora a América Latina para construir allí 50 viviendas de bajo coste. Mientras tanto, Salet está a punto de empezar a trabajar en un puente de casi 27,5 metros en Ámsterdam, y también está colaborando para construir numerosas casas en los Países Bajos.
Modelo para el futuro
Para aumentar la producción, se necesita trabajar más en tecnología y regulación. En cuanto a la tecnología, los profesionales aún no han encontrado una forma eficiente de reforzar el hormigón que expulsa una impresora. En la construcción convencional, eso se consigue depositando barras de refuerzo de acero. Ciertos desarrolladores están experimentando con el empleo de un segundo robot que coloca barras de acero en cada una de las capas recién depositadas. En otros proyectos, la impresora principal dispara hilos de metal o de plástico de unos pocos milímetros de grosor junto con el hormigón. Ninguno de los planteamientos ha demostrado ser óptimo.
La gran esperanza reside en que nuevas fórmulas de hormigón o incluso nuevos materiales extruibles lleguen a ser suficientemente resistentes como para poder prescindir de los refuerzos. Por ejemplo, la resina epoxi es un candidato potencial. Se trata de un tipo de polímero actualmente utilizado en adhesivos y revestimientos en fabricación y construcción. O existen otras opciones. "Desde una perspectiva más radical, me gustaría trabajar con un biomaterial", asegura Salet. "Pero no contamos con las habilidades necesarias para empezar a trabajar con él en la construcción".
También deben ultimarse las normas de seguridad con directrices establecidas para la inspección de casas impresas en 3D y normas para procedimientos de construcción. "Si ciertos constructores imprudentes y sin experiencia tienen acceso a estas impresoras, sus estructuras podrían correr peligros de derrumbe", advierte Salet.
"Tienes que asegurarte de que las uniones entre las capas sean suficientemente fuertes y eso requiere mucho conocimiento", afirma. "Temo que alguien compre una impresora, decida construir un puente y luego espere demasiado tiempo entre capas, dando lugar a uniones más débiles. Toda la industria 'digital-hormigón' se vería muy afectada por la mala reputación que generaría un solo incidente".
Sin embargo, se está avanzando. Ballard, por ejemplo, está colaborando con inspectores, aseguradoras y agencias hipotecarias federales en EE. UU., ya que todos son parte del proceso necesario para convertir las casas impresas en una opción legítima para la mayoría de los compradores potenciales. "Les está llevando algo de tiempo hacerse a la idea", observa Ballard. "Pero creo que sabrán ver que es imposible garantizar que una estructura construida de forma convencional sea tan sólida como las nuestras".
