El uso de la impresión 3D por pulverización en frío para reparar puentes

El mantenimiento de los puentes es una tarea esencial, pero que requiere mucho trabajo, sobre todo debido a la vulnerabilidad a la corrosión de materiales como el acero. Según el informe de 2025 sobre las infraestructuras estadounidenses, solo el 49% de los puentes se encuentran en un estado «aceptable», mientras que el 6,8% están clasificados como “mediocres”. Se estima que la restauración de estas estructuras envejecidas costaría más de 191.000 millones de dólares. Sin embargo, el uso de técnicas de reparación innovadoras podría reducir esta cifra de manera significativa. Un equipo de investigación de la Universidad de Massachusetts Amherst (UMASS), en colaboración con el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, está estudiando el uso de la impresión 3D por pulverización en frío (CSAM) como una solución prometedora para este reto de alcance nacional.

La corrosión es una de las principales causas de degradación del acero, lo que compromete considerablemente la integridad de las infraestructuras. En zonas rurales o aisladas, este deterioro puede agravarse rápidamente, lo que a menudo provoca cierres de carreteras y un acceso limitado. El problema empeora por la falta de métodos eficaces para la detección precoz de la corrosión y la evaluación precisa de su impacto. Además, muchas regiones se enfrentan a restricciones financieras que limitan la capacidad para realizar reparaciones y mantenimiento rutinario a tiempo. Simos Gerasimidis, uno de los responsables del proyecto y profesor asociado de ingeniería civil y medioambiental en la UMASS, lleva una década estudiando el deterioro de los puentes. “Cada vez que conduces, pasas por debajo o por encima de un puente corroído. Hay por todas partes. Es imposible evitarlos, y su estado suele mostrar un deterioro significativo. Conocemos las cifras”, explica Gerasimidis.

Los investigadores realizando las últimas pruebas del proyecto. (Créditos: Universidad de Massachusetts)

El equipo de la UMASS Amherst aborda este problema con su proyecto “Impresión 3D y estructuras de acero: innovación en reparaciones”. El trabajo consiste en probar la pulverización en frío para reparar puentes, así como en desarrollar métodos de escaneo 3D LiDAR para sustituir las evaluaciones visuales. Por lo general, estas últimas requieren mucho tiempo y son subjetivas. Con un método de escaneo 3D LiDAR, los investigadores pueden identificar la corrosión con mayor precisión y elaborar un plan de reparación digital. Esto también les permite identificar los lugares donde las reparaciones son estrictamente necesarias, lo que ahorra tiempo y material. “Al combinar el escaneo y la deposición precisa de materiales, podemos ser muy precisos y decidir dónde vamos a imprimir, además de los años de vida que le daremos al puente, lo cual es enorme”, añadió Simos Gerasimidis.

Ventajas de la impresión 3D por pulverización en frío

En la pulverización en frío, se proyectan partículas de polvo metálico a gran velocidad sobre una superficie. Estas se adhieren a las partes dañadas de un componente, por ejemplo, las vigas metálicas de un puente, y las recubren. La pulverización repetida crea múltiples capas que restauran el espesor y otras propiedades estructurales de la zona tratada. La tecnología se someterá a pruebas experimentales (ensayos de tracción, de fatiga y de corrosión adicionales) para evaluar la eficacia de las técnicas propuestas para reparar o proteger el acero en entornos corrosivos.

El método CSAM se ha utilizado con eficacia en grandes aplicaciones como aviones, barcos y submarinos. Los puentes, por el contrario, plantean un problema único, ya que la impresora 3D debe llevarse al lugar de trabajo. Afortunadamente, las reparaciones con CSAM pueden realizarse sin perturbar demasiado el tráfico. Gerasimidis explica que es posible realizar trabajos con CSAM mientras los coches circulan por el puente.

Una reparación prometedora

El equipo de la UMASS llevó a cabo una reparación de prueba en Great Barrington, Massachusetts, en el puente rojo (antes conocido como «Brown Bridge») construido en 1949. “Ahora que hemos realizado esta reparación de demostración, vemos claramente el camino hacia una solución mucho más rápida, menos costosa, más fácil y menos invasiva. Que nosotros sepamos, se trata de una primicia. Por supuesto, aún queda investigación y desarrollo por hacer, pero es un paso importante”, señaló Gerasimidis.

En unos años, el puente rojo será demolido. El equipo de la UMass llevará entonces las vigas pulverizadas a su laboratorio y las someterá a pruebas. Medirá la adherencia del polvo de acero depositado en la estructura sobre el terreno, comparándola con un entorno de laboratorio controlado. Además, el equipo comprobará la ausencia de corrosión tras la pulverización y determinará las propiedades de resistencia mecánica.

El Departamento de Transporte de Massachusetts (MassDOT), el Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), el Departamento de Transporte de los Estados Unidos y la Administración Federal de Carreteras también colaboran en este proyecto. Para obtener más información, haz clic aquí.

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*Créditos foto de portada: Jeffrey Schreier