Casas con impresoras 3D: ¿oportunidad o reto?

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Lo que hasta hace poco sonaba a ciencia ficción sin duda puede abrir todo un mundo de nuevas posibilidades para el sector de la construcción. Así pues, el sector de la impresión en 3D ha avanzado tanto en los últimos años, que puede incluso aplicarse para la impresión de edificios habitables u otros espacios u objetos transitables. Aunque se trata de un ámbito de aplicación aún en desarrollo, ya se ha implementado con éxito en varios proyectos. En este artículo, arrojamos un poco de luz sobre cómo se construye una casa con una impresora 3D y qué oportunidades y retos ofrece este sistema.

Diferencias entre una casa 3D y una convencional

Una casa impresa es muy diferente a una construida de forma convencional:

• El aspecto especial de las paredes de las casas impresas en 3D se reconoce rápidamente, ya que la aplicación del material capa a capa no solo es visible durante la fase de impresión, sino también en el resultado final.
• También son muy características las formas redondeadas de sus paredes, aunque serán más o menos destacadas en función del estilo en que esté construida la casa.
• Los edificios creados por impresora 3D también tienen algunas características especiales no tan evidentes a simple vista. Entre ellas, por ejemplo, el hecho de que estas se construyan sin encofrado. En los sistemas de construcción tradicionales, el hormigón se vierte en un encofrado que retiene la masa líquida hasta que está seca y es dimensionalmente estable. Con las impresiones 3D esto no es necesario: el material se endurece muy rápidamente y al mismo tiempo tiene una gran resistencia, por lo que no es necesario utilizar un encofrado.

Más rápidas

Una de las mayores diferencias entre el sistema convencional y la tecnología de impresión 3D de edificios es la velocidad de construcción. Mientras que, en la construcción de casas hay que colocar manualmente los ladrillos, lo que resulta muy laborioso, la impresión de una casa solo requiere dos empleados capacitados para supervisar la aplicación de esta tecnología. La velocidad de impresión varía en función del modelo de impresora, pero oscila entre 25 centímetros y un metro por segundo. El proceso de producción se acelera aún más por el hecho de que otras partes del trabajo pueden realizarse ya durante la impresión. Algunas tareas auxiliares, que normalmente se llevan a cabo al finalizar la construcción propiamente dicha, pueden iniciarse mientras se está llevando a cabo la impresión. Esto incluye, por ejemplo:

• Insertar anclajes para la capa de aislamiento
• Instalar conductos y cubrirlos con el aislamiento
• Colocar las cajas de la instalación eléctrica

Los costes

Debido a la rapidez de la impresión, la producción de una casa en 3D es más barata que la construcción de una vivienda de forma convencional. Por un lado, se necesitan menos trabajadores para supervisar y llevar a cabo su producción. Por otro, los costes de material son algo más bajos, ya que hay una planificación eficiente por adelantado de los recursos y se generan menos residuos durante el proceso de impresión. No obstante, los costes de inversión en equipamiento técnico son más elevados que los de la construcción convencional. En general, una casa con impresora 3D puede suponer un ahorro de entre un 25 % y un 30 % de los costes en comparación con una construida de manera convencional.

Seguridad

Otra diferencia es la seguridad de los operarios. En general, los empleados del sector de la construcción suelen estar expuestos a mayores riesgos debido a la naturaleza de su trabajo; las lesiones y enfermedades profesionales, tales como las hernias discales, son bastante habituales. Al producir una casa con impresora 3D, el riesgo de sufrir un accidente laboral o de contraer una enfermedad profesional causada por un trabajo físico intenso es menor. Esto, a su vez, también supone una reducción de costes, ya que implica menos absencias por baja médica.

¿Cuál es el proceso de impresión 3D de una casa?

Existen diferentes procesos, materiales y máquinas para producir una casa con una impresora 3D. Así pues, las impresoras pueden ser de diferentes tamaños, parecen visualmente una grúa tipo pórtico y se instalan en el lugar donde se va a ubicar la casa. También existe la opción de realizar la impresión en otro lugar y una vez endurecido el material, los diferentes elementos se transportan al lugar de destino y se ensamblan allí. En cualquiera de los dos casos, la impresora aplica el material capa por capa mediante movimientos rotativos lentos.

Proceso de extrusión

El proceso de extrusión o modelado por deposición fundida es actualmente el más extendido. Para ello se utiliza un hormigón especial, con unas propiedades diferentes a las del hormigón convencional y que, por tanto, permite una forma de trabajo diferente.

Proceso de extrusión	Propiedades
Características	• construcción sin encofrado • construcción en capas • diseño redondeado, sin cantos ni esquinas
Ventajas	• proceso rápido • rentable • se pueden cambiar o ajustar las características de densidad en cualquier momento del proceso
Puntos débiles	• para que las capas individuales se adhieran entre sí, deben presionarse unas contra otras • esto puede dar lugar a dificultades con la resistencia flexional

Unión selectiva

La unión selectiva se compone de dos subprocesos:

Proceso	Características
Impresión en húmedo / Intrusión de pasta	• los diferentes componentes se aplican en capas una sobre otra como, por ejemplo, piedra arenisca sobre pasta de cemento • hay que garantizar una buena unión entre los elementos para conseguir una gran estabilidad
Activación selectiva	• la mezcla de cemento y arena se aplica capa por capa • se rocía agua en el lugar donde se va a solidificar el material (también capa por capa) • el material sobrante se retira y se utiliza para una nueva estructura de impresión (se retira, por ejemplo, con la ayuda de una aspiradora especial)

Con este método, se pueden reproducir formas y elementos geométricos complejos, por lo que permite llevar a la realidad ideas arquitectónicas muy originales. Dado que el material seco sin unir ofrece un gran soporte, se pueden producir construcciones sencillas con cavidades internas. Sin embargo, este sistema es más costoso que el de extrusión. Además, en la actualidad aún no se ha analizado de forma concluyente la susceptibilidad con la que reacciona a las diferentes influencias ambientales y meteorológicas.

Ejemplos de casas creadas con impresoras 3D

En diversas partes del mundo se han desarrollado proyectos para la impresión de edificios. Por ejemplo, en Calverton (Nueva York), se construyó una casa unifamiliar de aproximadamente 177 m2 en solo ocho días. La impresora 3D necesitó 48 horas para la impresión en sí y los costes de material ascendieron a menos de 6000 dólares. En comparación, incluso la construcción de casas prefabricadas suele requerir varios meses.

También se han impreso casas en Alemania. En 2020, en Beckum (Renania del Norte-Westfalia) se produjo la primera casa con impresora 3D del país. Se trata de una casa unifamiliar de dos plantas y 160 m2 de espacio habitable. Para los aislantes, solo se utilizaron materiales sostenibles. Dado que actualmente no existen directrices uniformes para el proceso de aprobación, la autoridad de construcción de la región concedió a este proyecto piloto un permiso de construcción único. Además, el proyecto fue subvencionado con 200 000 euros de financiación.

¿Se puede imprimir una casa 3D de forma sostenible?

El hormigón no es un material especialmente sostenible, ya que su producción libera una enorme cantidad de CO₂. No obstante, el proceso de construcción con el hormigón especial que se suele utilizar para las impresiones es mucho más eficiente y produce menos residuos que la construcción convencional. El proyecto piloto de Beckum demostró que, mediante una buena selección de componentes y materiales y con un método de construcción eficiente, se puede ahorrar hasta un 50 % de emisiones de CO₂.

Se pueden planear proyectos especialmente sostenibles de impresión 3D de edificios si en ellos se plantea el uso de materiales como la madera o la tierra, en lugar del hormigón, el vidrio o el plástico. En este sentido, la empresa italiana WASP demuestra, con su proyecto «Tecla«, que se pueden imprimir edificios exclusivamente con recursos locales. Por ejemplo, en Rávena (Italia) se construyó un prototipo casa con solo 60 m3 de tierra y 200 horas de impresión, sin utilizar ningún otro material.

Desafíos de la impresión 3D en la planificación urbana

La impresión 3D de casas no sólo tiene ventajas, sino que también implica algunos retos:

• Manejo de los conocimientos técnicos. Si bien es cierto que los arquitectos tienen una mayor libertad creativa a la hora de implementar diseños inusuales con estas impresiones, también se enfrentan a un gran reto, ya que los nuevos materiales tienen propiedades diferentes y una capacidad de carga distinta a la del hormigón convencional. Esto hace que el trabajo de los arquitectos y constructores sea más elaborado, porque tienen que trabajar con parámetros y cifras diferentes a los de la construcción convencional y, por tanto, deben adquirir antes nuevos conocimientos.
• Resistencias dentro del sector.  Ya en la fase de planificación es necesario el trabajo en equipos interdisciplinares, tomando muchas decisiones con antelación y coordinando todos los oficios implicados. No obstante, todavía existe, en la actualidad, un cierto escepticismo en el sector de la construcción en cuanto al uso de otras tecnologías y la aplicación de nuevos datos. Todo y con eso, en cuanto la tecnología de impresión 3D se popularice en los procesos de planificación urbana, cabe suponer que esta se impondrá en el sector.
• Situación jurídica actual en España. La aplicación de esta tecnología para la construcción de edificios todavía no está regulada, ya que no existen procedimientos de aprobación normalizados. Por tanto, el mayor reto del sector en la actualidad es establecer normas y estándares que faciliten a las autoridades de supervisión la emisión de certificados.

¿Qué impacto podría tener en el sector de la construcción?

Si la tecnología se consolida, podría suponer un gran cambio en el sector inmobiliario y en el de la construcción, además de tener grandes efectos en la protección del medioambiente y en la sociedad en general. También implicaría la generación de nuevos perfiles laborales, ya que la forma de crear edificios y de trabajar en las obras cambiaría radicalmente. Los proyectos de construcción que requieren mucho tiempo y personal podrían ser pronto cosa del pasado.

• La impresión de una casa se controla desde un ordenador portátil. Esto la hace especialmente atractiva para las generaciones más jóvenes. Mientras que la fuerza muscular y la resistencia física solían ser requisitos importantes para trabajar en una obra, la comprensión técnica y un alto nivel de experiencia profesional pasan a primer plano, y suponen el surgimiento de nuevos perfiles profesionales en el campo de la ingeniería y la arquitectura. Por otra parte, el riesgo de lesiones durante el trabajo disminuye. Todos estos factores hacen que el trabajo en el sector de la construcción pueda resultar más atractivo para las generaciones más jóvenes.
• Las viviendas se pueden construir más rápido y con menos dinero.
• Las viviendas asequibles creadas por impresión podrían contribuir a una mayor equidad en el mercado de la vivienda.
• Las formas y diseños originales en el desarrollo urbano ya no se asocian necesariamente a costes elevados, sino que pueden construirse de forma rápida y relativamente poco costosa.
• La sostenibilidad de este sistema ahorra recursos y reduce las emisiones de CO₂.

Preguntas frecuentes sobre la producción de casas con impresora 3D

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