Impresoras gigantes en 3D para la construcción de casas rápida y económica

Crédito ...AI SpaceFactory / Plomp

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Usando impresoras gigantes y de concreto, la construcción de casas algún día puede ser mucho más rápida y económica.

En un área boscosa de Garrison, Nueva York, en el río Hudson, un brazo robótico gigante se cierne sobre una plataforma. A finales de este mes, la plataforma comenzará a girar mientras el brazo bombea una mezcla pegajosa de basalto y biopolímeros. Redondeará, recibiendo capa sobre capa, hasta que el brazo, como un pastelero demoníaco, haya extruido una casa entera en forma de huevo.

Esta construcción de dos pisos, de 24 pies de altura y 500 pies cuadrados tendrá un dormitorio para dormir, un baño con ducha, un área de estudio y otras comodidades que puede esperar de un alquiler a corto plazo. De hecho, será un excelente alquiler a corto plazo , así como una demostración del futuro de la construcción de viviendas.

El proyecto, llamado TERA, es uno de los últimos experimentos en casas impresas en 3D. Los innovadores en este campo buscan reducir los gastos, el impacto ambiental y los riesgos de los métodos de construcción que han permanecido fundamentalmente sin cambios durante más de mil años. Están adaptando una técnica de fabricación ahora común en la que un dispensador controlado por computadora arroja un material maleable que se endurece en la forma de un accesorio de tubería , una silla o un órgano interno , o, un día, un edificio habitable completo, con su miríada componentes y sistemas extruidos robóticamente.

Los arquitectos e ingenieros se están acercando a este objetivo, imprimiendo porciones de casas y ensamblando o terminando de manera convencional. (En el caso de TERA, la carcasa exterior se imprimirá en el sitio y se insertará un interior de madera contrachapada de abedul por separado). Están probando diferentes materiales estructurales, de superficie y de aislamiento y luchan por despejar una de las barras más altas en esta carrera de obstáculos tecnológicos: el impreso en 3D techo. (Es un problema de peso. Para TERA, el techo impreso en 3D es una cúpula de media pulgada de grosor fácilmente soportable).

Representación de TERA, una casa de dos pisos por AI SpaceFactory que demuestra algunas de las posibilidades para la arquitectura impresa en 3D. TERA se está construyendo en Garrison, Nueva York, y finalmente estará disponible para alquilar como casa de huéspedes.
Representación de TERA, una casa de dos pisos por AI SpaceFactory que demuestra algunas de las posibilidades para la arquitectura impresa en 3D. TERA se está construyendo en Garrison, Nueva York, y finalmente estará disponible para alquilar como casa de huéspedes. Crédito …AI SpaceFactory / Plomp.
Un brazo robótico está preparado para extruir una mezcla de basalto y biopolímeros para la pared exterior de TERA. Las capas se acumularán a medida que la estructura gire sobre un plato giratorio, que se eliminará de debajo de TERA una vez que se haya completado.
Un brazo robótico está preparado para extruir una mezcla de basalto y biopolímeros para la pared exterior de TERA. Las capas se acumularán a medida que la estructura gire sobre un plato giratorio, que se eliminará de debajo de TERA una vez que se haya completado. Crédito …David Malott.

Y muchos de estos pioneros tienen la cabeza en las nubes.

TERA, que fue diseñado por AI SpaceFactory , un estudio de arquitectura de Manhattan, evolucionó de un prototipo de hábitat marciano llamado MARSHA que ganó una competencia de la NASA en mayo. (Puede ver los detalles en la exposición » Mudarse a Marte «, hasta el 23 de febrero en el Design Museum de Londres). MARSHA fue destruido como prueba final de su estabilidad: la NASA quería ver cuánta fuerza se necesitaría para aplastarlo. . AI SpaceFactory está reciclando el material triturado en TERA para demostrar su compromiso con cero residuos.

La atmósfera de Marte, aproximadamente 100 veces más delgada que la de la Tierra, determinó la forma regordeta del hábitat: a medida que la presión dentro de la estructura se iguala, la envoltura del edificio se abulta. Debido a que el costo de enviar materiales de construcción de más de 30 millones de millas es prohibitivo, el diseño hace uso de roca volcánica de basalto, que existe en Marte, debajo de una capa de polvo. La visión es de un robot autónomo que recolecta, procesa e imprime lo que encuentra.

Diseñar para condiciones extremas en el espacio ayuda a resolver problemas terrestres, señaló David Malott, cofundador y director ejecutivo de AI SpaceFactory. La estrategia de construir viviendas en el sitio con materiales hiperlocales podría tener enormes beneficios ambientales para nuestro propio planeta. «Es una forma de alta tecnología de volver a la Edad de Piedra», dijo.

Las casas impresas tienen otras ventajas, creen los defensores con y sin ambiciones cósmicas. La velocidad con la que se construyen los edificios los hace útiles para viviendas de emergencia o para albergar a las personas sin hogar. Un uso eficiente de los materiales y la mano de obra automatizada deberían reducir el costo de la construcción de viviendas. El potencial para la economía parece prometedor, pero debido a que la tecnología está en desarrollo, los ahorros aún se encuentran en el futuro (posiblemente cercano).

Y cuando se diseña con concreto, que ofrece resistencia y protección contra incendios, pero también está implicado en el cambio climático debido a la cantidad de dióxido de carbono que se libera en su producción, el material se usa de manera eficiente y escasa en comparación con las losas convencionales.  La necesidad de mantener la mezcla de concreto flexible pero permitir que se seque rápidamente ha llevado a una serie de fórmulas principalmente patentadas.

Si bien reconocen que la tecnología automatizada suplantaría algunos trabajos humanos, los partidarios señalan que la impresión 3D promete reducir las bajas de los trabajadores. Según la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional , una de cada cinco muertes de trabajadores en 2017 estaba en un sitio de construcción.

ICON , una nueva empresa de tecnología de la construcción en Austin, Texas, se encuentra entre los actores socialmente motivados en la arquitectura impresa en 3D y un líder en llevarlo al ámbito de la practicidad. Muchos de los beneficiarios previstos están empobrecidos o sin hogar. «Por lo general, son las últimas personas en la tierra en tener acceso a tecnología de punta», dijo Jason Ballard, cofundador y director ejecutivo de la compañía, quien también está inscrito en un programa de maestría en recursos espaciales en la Escuela de Minas de Colorado.

Una casa de prueba de concepto de 350 pies cuadrados presentada el año pasado por la empresa sin fines de lucro New Story y la empresa de tecnología de construcción ICON se imprimió en 47 horas durante varios días a un costo de $ 10,000 antes de terminar.
Una casa de prueba de concepto de 350 pies cuadrados presentada el año pasado por la empresa sin fines de lucro New Story y la empresa de tecnología de construcción ICON se imprimió en 47 horas durante varios días a un costo de $ 10,000 antes de terminar. Crédito …Casey Dunn.

El año pasado, en una colaboración ampliamente publicitada con la nueva historia sin fines de lucro de viviendas con sede en San Francisco , ICON presentó una casa de 350 pies cuadrados en el este de Austin que tiene un techo plano convencional con madera de estructura estándar. La estructura se imprimió con una máquina llamada Vulcan I usando un material patentado similar al concreto llamado Lavacrete. La construcción tomó un total de 47 horas durante varios días y costó $ 10,000 por los elementos impresos.

En mayo, ICON y New Story nuevamente hicieron noticia con sus planes para una aldea de aproximadamente 50 casas impresas para una comunidad pobre en un lugar no revelado en América Latina semirural. (Un representante de ICON se negó recientemente a identificar el sitio por preocupación por la privacidad de las familias que serán elegidas para ocupar las casas, que aún están en espera de construcción).

¡Ahora ICON está trabajando con Mobile Loaves & Fishes sin fines de lucro en la Fase 2 de Community First! Village, un desarrollo de 51 acres que acomoda a ex miembros de la población crónicamente desamparada de Austin en casas rodantes, casas pequeñas y, pronto, varias cabañas impresas en 3D. En septiembre, ICON produjo el primer edificio impreso para el complejo, un  centro de bienvenida de 500 pies cuadrados , en un total de 27 horas durante varios días. El trabajo se realizó con un Vulcan II, la tecnología de próxima generación de ICON, que puede imprimir tres casas al mismo tiempo, cada una diseñada de manera única. ICON planea imprimir seis casas para el pueblo este año.

¡Porque la comunidad es lo primero! Village se encuentra fuera de los límites de la ciudad de Austin, no se requieren permisos, un obstáculo severo para las empresas que construyen experimentalmente en los Estados Unidos. Muchos requisitos del código de construcción abordan la fuerza y ​​la estabilidad. El concreto utilizado en la construcción de viviendas, por ejemplo, generalmente tiene algún tipo de refuerzo de acero, pero esto no es fácil de hacer con la impresión 3D.

Pero también en Texas, un empresario llamado Larry Haines ha diseñado casas que cumplirán con los códigos de construcción porque estarán hechas con una máquina que se comporta como una impresora de inyección de tinta en lugar de una extrusora. El sistema permite diseñar barras de refuerzo en los sistemas de piso, pared y techo. Luego, la impresora rocía hormigón geopolímero sobre los paneles de aislamiento y las barras de refuerzo. (El concreto de geopolímero es más resistente y mucho menos dañino para el medio ambiente que el concreto hecho con cemento Portland).

Larry Haines, un contratista en Texas, concibió la casa modelo Genesis impresa en 3D para soportar vientos de 200 millas por hora. En su diseño permitido, una impresora rocía concreto geopolímero sobre barras de refuerzo incorporadas en los sistemas de piso, pared y techo. 

«Como contratista, quiero construir casas, no muros», dijo Haines a la audiencia en un reciente espectáculo de la Asociación de Constructores de Texas, refiriéndose a las secciones de muros que son los principales productos de la impresión 3D arquitectónica. Motivado por la crisis nacional en bienes inmuebles asequibles y una plaga de desastres climáticos, estima que una casa de 1,000 a 1,500 pies cuadrados basada en su diseño Genesis se puede completar en 10 a 14 días por $ 100 a $ 160 por pie cuadrado ( «Todavía necesita colocar pisos, fregaderos, gabinetes, plomería y accesorios eléctricos», señaló el Sr. Haines, «y eso depende de la disponibilidad del subcontratista local».) Los sistemas de pared fueron diseñados y probados para soportar hasta 200 millas por persona. -horas vientos. (Una encuesta de 2017 por la Asociación Nacional de Constructores de Viviendas, dio $ 237,760 como el costo total promedio de construcción para una casa unifamiliar de 2,776 pies cuadrados, o $ 85 por pie cuadrado).

El Sr. Haines estaba construyendo una versión de esta casa al noroeste de Austin este verano, cuando su inversionista de California retiró los fondos. «No estoy seguro de lo que pensaba», dijo en una entrevista telefónica. «Es difícil si no tienes cosas en nanotecnología o biomedicina o IA»

En los Países Bajos, donde la innovación es menos una búsqueda solitaria, una variedad de empresas de arquitectura, ingeniería y construcción están desarrollando un grupo de casas de concreto impresas en 3D llamado Proyecto Milestone con el aporte de investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven. Las cinco casas en la ciudad de Eindhoven demostrarán grados crecientes de complejidad material y estructural, comenzando con una casa de concreto impresa de un piso con paredes reforzadas de acero y un techo de madera, que se completará a principios del próximo año, y evolucionará hacia concreto completamente impreso Modelos con múltiples pisos. Todas las casas se venderán a una compañía de bienes raíces y se alquilarán para su ocupación.

El Proyecto Milestone es un desarrollo experimental en la ciudad holandesa de Eindhoven, de cinco casas de concreto impresas en 3D de creciente material y complejidad estructural. Cuando se completen, las casas se alquilarán para su ocupación. Crédito …Houben / Van Mierlo Architecten.}

Theo Salet, un ingeniero estructural que es decano del departamento del entorno construido en la universidad, esboza un futuro de versatilidad para el hormigón impreso. Las paredes serán engrosadas para aislamiento y grabadas para ventilación y eficiencia del material. Estarán incrustados con fibras que los harán translúcidos y estratégicamente dotados de conductividad eléctrica que reemplaza el cableado. «Esto lo convierte en un material inteligente de repente y no solo en un estúpido hormigón», dijo.

No menos importante, el Sr. Salet ve un mundo de personalización, donde los propietarios podrán modificar un diseño de forma imaginativa antes de presionar el botón de la impresora.

Incluso en estos primeros días, los diseñadores están encantados con el lenguaje de formas maleables de la tecnología, que hace que las curvas sean fáciles y permite que las incorporaciones se integren de manera fluida. Yves Béhar, quien diseñó las casas para la aldea latinoamericana impresa en 3D de New Story, dijo que incluso le gusta el patrón de pared estriada hecha por las capas de concreto impreso. «Personalmente, creo que, especialmente para las casas que están rodeadas de naturaleza, la textura horizontal es realmente algo hermoso».

Gaia, un prototipo de imprenta en Italia, presentado el año pasado por una compañía de tecnología llamada WASP, fue construido con materiales hiperlocales: suelo mezclado con desechos agrícolas del cultivo de arroz. Crédito …Wasp Team.

También es hermosa la superficie corrugada de una casa italiana hecha de barro. El año pasado, WASP, una empresa de tecnología de siete años inspirada en los nidos construidos por avispas de alfarero, produjo una casa pasiva de 323 pies cuadrados, llamada Gaia , a partir de tierra combinada con desechos del cultivo de arroz (cáscaras y paja) y cal. . Las paredes se imprimieron durante un período de 100 horas, en el sitio, en la región de Emilia-Romaña. Sus varias capas incluyen bolsas que se llenaron con cáscaras de arroz para aislamiento térmico o se dejaron vacías como pasajes de aire. La base era de hormigón y se añadió un techo de madera en la parte superior.

Las paredes corrugadas de Gaia están aisladas con cáscaras de arroz. Crédito …equipo de avispas.

Trabajando con Mario Cucinella Architects, WASP está desarrollando el sucesor de Gaia, una casa abovedada llamada Tecla que se construirá con dos de sus impresoras especialmente diseñadas funcionando simultáneamente. «Este procedimiento inteligente y ético puede extenderse al trigo, la cebada, la espelta y el centeno», escribió Massimo Moretti, director ejecutivo de la compañía, en un correo electrónico.

¿Es el futuro de la vivienda en un planeta con problemas un lanzamiento de boomerang al pasado? Michael Morris, un arquitecto de la ciudad de Nueva York y cofundador de SEArch + , un estudio que ha diseñado hábitats ganadores de la competencia de la NASA que también se presentan en el show de Marte del Design Museum, dijo que le pareció emocionante mirar en ambas direcciones. La nueva tecnología alienta un «movimiento no hacia un primitivismo sino hacia un indigenismo, construyendo de manera simple y eficiente con los materiales que encuentre y apoyando a las personas».

Esto es lo que hicieron los antiguos romanos, observó Morris, mientras recorrían el mundo con sus ejércitos, dejando monumentos a su ingenio. Y hoy, hay algo reconfortante en habitar la sólida mampostería creada por la impresión 3D, que rara vez encontramos más, dijo Morris. «Es como una cabaña irlandesa».

Fuente: NY Times