La impresión 3D en la construcción de viviendas: ¿un método de fabricación sostenible?

La impresión 3D se utiliza cada vez con más frecuencia en una variedad creciente de sectores y ámbitos. Las ventajas de esta tecnología se reconocen cada vez más en el sector de la construcción en particular. Ya hemos hablado en numerosas ocasiones de proyectos como el primer bloque de apartamentos subvencionado con fondos públicos de Alemania, y el edificio impreso en 3D más grande de Europa en Heidelberg. Sin embargo, a pesar de que parece ser un método prometedor, la impresión 3D en la construcción de viviendas aún está dando sus primeros pasos.
¿Cómo se imprimen casas en 3D?
Probablemente, el método más conocido de impresión 3D consiste en aplicar capas unas sobre otras hasta obtener el objeto tridimensional deseado. En la construcción también suelen basarse en este principio para la creación de casas en 3D. Una boquilla pulveriza finas líneas de hormigón sobre una placa base, creando las paredes exteriores e interiores capa a capa. Como resultado, una gran parte de la casa ya se ha construido en el momento en que finaliza la impresión, y las ventanas, puertas, enchufes y cavidades para líneas de suministro o material aislante sólo se integran en la estructura en una fase posterior. La impresora 3D tiene en cuenta los huecos necesarios para ello basándose en el diseño creado previamente.

Proceso de impresión 3D con hormigón. (Créditos: PERI)
Material, proceso e impresora 3D
Probablemente el método más utilizado para la impresión 3D en la construcción de viviendas es el proceso basado en la extrusión. También conocido como modelado por deposición fundida (FDM), es particularmente adecuado para la creación de casas más grandes. En este proceso, el material de construcción se funde y se aplica en capas mediante extrusión utilizando una boquilla. Para ello suelen utilizarse mezclas de hormigón o mortero. Este método se caracteriza principalmente por su bajo coste y rapidez. Otro método habitual es el proceso basado en polvo, es decir, la inyección de aglutinante. En este caso, se utiliza polvo, por ejemplo polvo de hormigón o determinadas mezclas de materiales de construcción, como material de construcción, que se aplica capa por capa y se une con un agente aglutinante (ligante). Una vez finalizada la impresión, el polvo sobrante se retira del objeto. Este proceso se utiliza cuando se requiere un alto grado de libertad de diseño.
Otro método de impresión 3D utilizado en la construcción de viviendas es la extrusión de gel. En este proceso, una mezcla viscosa de hormigón se estratifica mediante extrusión, tras lo cual el objeto se endurece. En este proceso también se utilizan mezclas de hormigón, pero se diferencian de las demás en que a menudo se mezclan adicionalmente con fibras para optimizar la resistencia. Este proceso se distingue de los demás métodos sobre todo por el nivel especialmente elevado de control de la estructura, pero también lo caracterizan la alta velocidad de fabricación y la gran precisión. Para la impresión 3D en la construcción de viviendas pueden utilizarse varias impresoras, como la Crane del fabricante italiano de impresoras 3D WASP, que imprime con arcilla o cemento, por ejemplo, y la BOD2 de COBOD, capaz de imprimir con diversos materiales para cumplir las normas del sector. También puede configurarse para proyectos de diferentes tamaños y formas.

Impresora 3D de COBOD. (Créditos: Build-Ing)
Ventajas y potencial de futuro
La impresión 3D en la construcción de viviendas alberga prometedoras ventajas en comparación con la construcción convencional. La fabricación aditiva en el sector de la construcción se caracteriza por su gran libertad en cuanto a las formas y diseños que pueden realizarse. Por ejemplo, las casas impresas en 3D pueden tener superficies curvas, esquinas y bordes redondeados que serían imposibles de realizar con métodos de construcción convencionales. La fachada de las casas de este tipo también es conocida por el hecho de que las líneas de hormigón impresas individualmente son claramente reconocibles en el edificio acabado. Sin embargo, también es posible crear diferentes tipos de diseño de fachada, por ejemplo, para conseguir un aspecto más uniforme con revestimiento de madera. Los edificios impresos en 3D también pueden ampliarse de forma flexible con plantas adicionales y no hay límites para la distribución de las habitaciones. Además, puede reducir enormemente el tiempo de construcción, como ocurrió con la primera vivienda familiar impresa en 3D de Alemania en Beckum, donde el proceso duró sólo una semana y media, mientras que la construcción habría llevado el doble de tiempo con métodos convencionales.
Este tipo de construcción de casas es también una solución a la escasez de mano de obra cualificada que existe en muchas industrias. Sólo se necesitan unas tres o cuatro personas en la obra para apoyar y supervisar el brazo robótico de la impresora 3D. Sin embargo, la impresión 3D está cambiando los perfiles y requisitos de los puestos de trabajo en el sector de la construcción. Los empleados de la obra trabajan cada vez más con ordenadores, por ejemplo. Si la fabricación aditiva se generalizara en el sector de la construcción y se produjeran en serie edificios 3D, también podría tener un efecto de reducción de costes al disminuir el número de trabajadores y materiales utilizados. Por lo tanto, la impresión 3D en la construcción de viviendas puede llegar a ser más rentable que otros métodos en el futuro e incluso podría ser una opción para los constructores privados.

La primera casa de Alemania construida con una impresora 3D en Beckum. (Créditos: Robert Szkudlarek)
Sostenibilidad de la construcción de viviendas con impresión 3D
En términos de sostenibilidad, puede decirse que la impresión 3D en la construcción de viviendas contribuye a un uso más eficiente de los recursos, ya que la planificación y realización controladas por ordenador en la obra significa que sólo se utiliza la cantidad de material que realmente se necesita. De este modo, se utiliza menos material que con los métodos de construcción tradicionales, en los que a menudo se producen más residuos de construcción debido al moldeado y corte de los materiales. Estos también pueden ser más respetuosos con el medio ambiente que los tipos convencionales de hormigón, como en la construcción del edificio impreso en 3D más grande de Europa en Heidelberg. Para el proyecto, Heidelberg Materials suministró hormigón mineral impreso en 3D, que es totalmente reciclable y tiene una menor huella de carbono.
Por tanto, la casa podría demolerse, triturarse y reciclarse en el futuro, de modo que el material podría volver a utilizarse. También es posible construir con materiales aislantes naturales reciclados o reciclables. En la casa impresa en 3D de Beckum, por ejemplo, se utilizó como revestimiento granulado de roca volcánica y espuma de vidrio reciclada. Voxeljet y Parastruct también están probando la impresión 3D con materiales residuales como parte de su asociación para obtener información sobre una industria de la construcción reciclable. Utilizando residuos de producción de la industria de la construcción y un aglutinante mineral, han conseguido producir piezas moldeadas en la impresora 3D. Éstas pueden utilizarse para procesos de laminado y para la fundición en frío de hormigón y cerámica.

El mayor edificio residencial impreso de Europa. (Créditos: Heidelberg Materials)
Sin embargo, los materiales utilizados deben desarrollarse de forma que puedan bombearse fácilmente. No se trata de materiales estándar que están ampliamente disponibles, por lo que los materiales sostenibles a menudo tienen que recorrer rutas de transporte más largas antes de poder utilizarse en la impresión 3D para la construcción de casas en la obra. En este sentido, contribuyen a su vez a una mayor huella de CO2. En los próximos años, los fabricantes de materiales realizarán esfuerzos para que los materiales de construcción sean más sostenibles. También establecerán normas definidas sobre prácticas sostenibles en la impresión 3D de casas. Sin embargo, también deben crearse las condiciones que permitan la producción y venta de materiales respetuosos con el medio ambiente en todos los ámbitos.
Para contribuir a la sostenibilidad en el sector de la construcción, también debe garantizarse que la impresión 3D de viviendas contribuya a la creación de edificios estables que puedan soportar diferentes condiciones meteorológicas. Proyectos anteriores de la empresa alemana PERI junto con COBOD, por ejemplo, indican un método de construcción estable y duradero, aunque probablemente sólo en el futuro será posible sacar conclusiones firmes sobre la estabilidad de las casas impresas en 3D. Al menos, la resistencia de las casas a las condiciones ambientales depende de la selección y la calidad del material de construcción, así como del cumplimiento de las normas y del método de fabricación.
Los retos de la certificación
A pesar de las ventajas de la impresión 3D en la construcción de viviendas, aún quedan retos por superar, especialmente con las certificaciones. A menudo, las normativas existentes en muchas regiones no están adaptadas a la construcción con fabricación aditiva, por lo que sigue siendo necesario desarrollar nuevas normas o adaptar las antiguas. Debido a la falta de normas uniformes para la impresión 3D de edificios, la certificación de productos y procesos de construcción impresos en 3D es, por tanto, todo un reto. Por ejemplo, la homologación del hormigón a presión para la boquilla de presión de paso a menudo debe solicitarse de nuevo para cada edificio ya que aún no existe una homologación estándar. Este fue el caso, por ejemplo, del hormigón líquido para la construcción 3D más grande de Europa en Heidelberg. Además, es necesario formar a especialistas para que estén preparados para los requisitos cambiantes de la impresión 3D en el sector de la construcción y adquieran las competencias necesarias. Para ello, hay que ofrecer a especialistas como arquitectos e ingenieros civiles cursos de formación reconocidos y certificados.
¿Qué piensas del uso de la impresión 3D para la construcción de viviendas? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, LinkedIn y Youtube. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.
*Créditos foto de portada: Land NRW