COMERCIO E INDUSTRIAS


Inspiración en las langostas: imprimen hormigón en 3D más resistente

22/01/2021

CATEGORíA: Construcción

Una nueva investigación de la RMIT University, en Australia, muestra que los patrones inspirados en las conchas de langosta pueden fortalecer el hormigón impreso en 3D para soportar estructuras arquitectónicas más complejas y creativas.


© David Todd McCarty / Unsplash

 

Las tecnologías de fabricación digital como la impresión de hormigón en 3D (3DCP) tienen un inmenso potencial para ahorrar tiempo, esfuerzo y material en la construcción. También prometen ampliar los límites de la innovación arquitectónica, pero siguen existiendo desafíos técnicos para hacer que el hormigón impreso en 3D sea lo suficientemente resistente para su uso en estructuras más libres.

 

En un nuevo estudio experimental, los investigadores de la RMIT University observaron la fuerza natural de las conchas de langosta para diseñar patrones especiales de impresión 3D. Sus patrones en espiral de imitación biológica mejoraron la durabilidad general del hormigón impreso en 3D, además de permitir que la resistencia se dirija con precisión para el soporte estructural donde sea necesario. Cuando el equipo combinó los patrones de torsión con una mezcla de concreto especializada mejorada con fibras de acero, el material resultante era más fuerte que el concreto de fabricación tradicional.

 

El investigador principal, el Dr. Jonathan Tran, afirma que la impresión 3D y la fabricación aditiva abren oportunidades en la construcción para impulsar tanto la eficiencia como la creatividad. "La tecnología de impresión de hormigón en 3D tiene un potencial real para revolucionar la industria de la construcción, y nuestro objetivo es acercar esa transformación", apunta Tran. “Nuestro estudio explora cómo los diferentes patrones de impresión afectan la integridad estructural del hormigón impreso en 3D y, por primera vez, revela los beneficios de un enfoque bioinspirado en 3DCP. "Sabemos que los materiales naturales como los exoesqueletos de langosta se han convertido en estructuras de alto rendimiento durante millones de años, por lo que al imitar sus ventajas clave podemos seguir donde la naturaleza ya ha innovado".

 

Impresión 3D para la construcción

La automatización de la construcción de hormigón está destinada a transformar la forma en que construimos, con la construcción como la próxima frontera en la revolución de la automatización y la impulsión de datos conocida como industria 4.0. Una impresora de hormigón 3D construye casas o fabrica componentes estructurales depositando el material capa por capa, a diferencia del enfoque tradicional de fundición de hormigón en un molde.

 

Con la última tecnología, una casa se puede imprimir en 3D en solo 24 horas por aproximadamente la mitad del costo, mientras que la construcción de la primera comunidad impresa en 3D del mundo comenzó en 2019 en México. La industria emergente ya está apoyando la innovación en arquitectura e ingeniería, como un edificio de oficinas impreso en 3D en Dubai, un puente de hormigón que imita a la naturaleza en Madrid y el “Edificio Europa” en forma de vela de los Países Bajos. El equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería de RMIT se centra en la impresión 3D de hormigón, explorando formas de mejorar el producto terminado a través de diferentes combinaciones de diseño de patrones de impresión, elección de materiales, modelado, optimización del diseño y opciones de refuerzo.

 

© www.rmit.edu.au

 

Patrones para imprimir

El patrón más convencional utilizado en la impresión 3D es unidireccional, donde las capas se colocan una encima de la otra en líneas paralelas. El nuevo estudio publicado en un número especial de Impresión 3D y Fabricación Aditiva investigó el efecto de diferentes patrones de impresión sobre la resistencia del hormigón reforzado con fibra de acero. Investigaciones anteriores del equipo de RMIT encontraron que incluir 1-2% de fibras de acero en la mezcla de concreto reduce los defectos y la porosidad, aumentando la resistencia.

 

Las fibras también ayudan a que el hormigón se endurezca antes sin deformarse, lo que permite la construcción de estructuras más altas. El equipo probó el impacto de imprimir el hormigón en patrones helicoidales (inspirados en la estructura interna de las conchas de langosta), patrones de capas cruzadas y cuasi-isotrópicos (similares a los utilizados para estructuras compuestas laminadas y compuestos depositados capa por capa) y patrones unidireccionales estándar.

 

Apoyando estructuras complejas

Los resultados mostraron una mejora en la resistencia de cada uno de los patrones, en comparación con la impresión unidireccional, pero Tran dijo que los patrones en espiral son los más prometedores para soportar estructuras complejas de concreto impresas en 3D. “Como las conchas de langosta son naturalmente fuertes y naturalmente curvadas, sabemos que esto podría ayudarnos a producir formas de concreto más fuertes como arcos y estructuras fluidas o retorcidas”, dijo. "Este trabajo se encuentra en las primeras etapas, por lo que necesitamos más investigación para probar cómo se comporta el hormigón en una gama más amplia de parámetros, pero nuestros resultados experimentales iniciales muestran que estamos en el camino correcto".

 

Se respaldarán más estudios a través de una nueva impresora 3D de hormigón móvil a gran escala adquirida recientemente por RMIT, lo que la convierte en la primera institución de investigación en el hemisferio sur en poner en servicio una máquina de este tipo. La impresora robótica de 5 × 5 m será utilizada por el equipo para investigar la impresión 3D de casas, edificios y grandes componentes estructurales.

 

El equipo también utilizará la máquina para explorar el potencial de la impresión 3D con hormigón hecho con materiales de desecho reciclados como áridos de plástico blando. El trabajo está conectado a un nuevo proyecto con los socios de la industria Replas y SR Engineering, que se enfoca en muros amortiguadores de sonido hechos de plásticos blandos reciclados postconsumo y concreto, que recientemente fue apoyado con una subvención de Conexiones de Innovaciones del Gobierno de Australia.

 

Fuente: www.rmit.edu.au

 

 

 

 

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