La impresión 3D de hormigón bajo el agua

El océano nunca ha sido un lugar fácil para construir. La profundidad, la presión y la visibilidad limitada hacen que incluso las construcciones y reparaciones rutinarias sean complejas y costosas, especialmente en el caso de las infraestructuras ocultas bajo la superficie. En la Universidad de Cornell, los investigadores están estudiando si estas limitaciones podrían superarse mediante la construcción in situ. En lugar de adaptar los métodos tradicionales terrestres a las condiciones submarinas, el equipo está desarrollando una forma de fabricar estructuras directamente en el fondo marino mediante la impresión 3D de hormigón. Este enfoque podría permitir la construcción de infraestructuras marítimas donde se necesiten, sin necesidad de pre fabricarlas en tierra o transportarlas desde la superficie.

Si tiene éxito, el método podría favorecer un modelo de construcción marítima más silencioso y adaptable que las prácticas actuales, reduciendo tanto la complejidad logística como la alteración del medio ambiente. «Queremos construir sin causar alteraciones», afirma Sriramya Nair, profesora adjunta de ingeniería civil y medioambiental en Cornell y directora del proyecto. “Si se dispone de un vehículo submarino teledirigido que llega al lugar con una alteración mínima del océano, entonces hay una forma de construir de forma más inteligente y no continuar con las mismas prácticas que hacemos en tierra”.

La iniciativa liderada por Cornell comenzó en 2024 y cuenta con el apoyo de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), que lanzó un ambicioso reto de un año de duración para desarrollar hormigón imprimible en 3D capaz de depositarse a varios metros bajo el agua. En 2025, el equipo recibió una subvención de 1,4 millones de dólares para cumplir una serie de objetivos técnicos y compite junto con otros cinco equipos. El reto tendrá lugar este mes de marzo, cuando cada equipo deberá imprimir en 3D un arco de hormigón bajo el agua.

Imprimir con sedimentos del fondo marino como materia prima

La DARPA añadió una restricción importante: el hormigón debe estar compuesto principalmente por sedimentos del fondo marino, con solo una pequeña cantidad de cemento. El uso de material de origen local reduciría la necesidad de transportar grandes cantidades de cemento por barco, pero también plantea importantes retos en cuanto a materiales y procesos. Hasta la fecha, nadie ha logrado imprimir en 3D hormigón estructural utilizando sedimentos del fondo marino. “Nadie está haciendo nada parecido en este momento” afirma Nair. “Nadie toma sedimentos del fondo marino y los utiliza para imprimir. Esto abre muchas oportunidades para reimaginar cómo podría ser el hormigón”.

Resolver la erosión y la visibilidad bajo el agua

Otro obstáculo importante es la erosión que se produce cuando las partículas de cemento se dispersan en el agua antes de unirse correctamente, lo que debilita la estructura impresa. Los aditivos químicos pueden ayudar a evitarlo, pero también aumentan la viscosidad, lo que dificulta el bombeo y la extrusión del material. «Cuando se añaden esos productos químicos, la mezcla se vuelve muy viscosa y no se puede bombear», explicó Nair. «Hay que equilibrar la bombeabilidad con los agentes antierosión, al tiempo que se garantiza que el material mantenga su forma y se adhiera bien entre las capas».

Para perfeccionar este equilibrio, el equipo realiza frecuentes pruebas de impresión en un gran tanque lleno de agua en el Complejo de Laboratorios de Infraestructura Civil Bovay de Cornell. Aunque el entorno controlado permite inspeccionar de cerca la colocación de las capas, la resistencia y la geometría, esta evaluación práctica no es posible bajo el agua en condiciones reales.

Como resultado, los investigadores también están desarrollando sistemas basados en sensores y control robótico para permitir la supervisión y el ajuste en tiempo real durante la impresión. La visibilidad bajo el agua puede reducirse casi a cero una vez que se alteran los sedimentos, lo que hace que la autonomía sea una necesidad más que una comodidad.

A medida que se acerca la demostración final, el proyecto ofrece una visión de cómo la fabricación aditiva in situ podría extender la impresión 3D a gran escala a uno de los entornos de construcción más desafiantes de la Tierra.

*Créditos de todas las fotos: Ryan Young/Cornell University