Cómo imprimir un edificio: la ciencia de la impresión 3D en la construcción

A menudo se afirma que la impresión en 3D, conocida en el sector como “fabricación aditiva”, cambiará nuestra forma de vida. Más recientemente, un equipo de la Universidad Tecnológica de Eindhoven anunció planes para construir las “primeras casas impresas en 3D habitables” del mundo. Pero una cosa es construir pequeñas casas prototipo en un parque y otra muy distinta es utilizar con éxito la fabricación aditiva para proyectos a gran escala en el sector de la construcción.

La fabricación aditiva utiliza una combinación de ciencia de materiales, arquitectura y diseño, computación y robótica. Sin embargo, en cierto modo, no es tan futurista como parece. El enfoque sencillo de la construcción por capas -en la que los materiales de construcción se superponen para crear una fachada- ya se practica desde hace mucho tiempo en el sector de la construcción, por ejemplo en las técnicas convencionales de estratificación de ladrillos.

La verdadera novedad de la fabricación aditiva radica en su capacidad para combinar materiales nuevos, altamente eficientes y sostenibles con software de diseño arquitectónico y tecnología robótica, para automatizar y mejorar procesos que ya han sido probados manualmente. En este sentido, la fabricación aditiva tiene muchos beneficios potencialmente innovadores para el sector de la construcción.

La impresión en 3D puede producir hasta un 30% menos de residuos de material, consumir menos energía y recursos, permitir la producción in situ (lo que a su vez reduce los costes de transporte), garantizar una mayor libertad arquitectónica y generar menos emisiones durante todo el ciclo de vida del producto.

Materias primas para impresión 3d

Pero aún queda mucho camino por recorrer antes de que la tecnología de fabricación de aditivos pueda desarrollar todo su potencial. Existen varios componentes diferentes de la fabricación aditiva, cada uno de los cuales debe ser desarrollado y refinado antes de que el proceso pueda ser utilizado con éxito en la construcción a gran escala.

Un componente son las materias primas imprimibles, es decir, los materiales que realmente se “imprimen” para crear el producto final. Existen muchos tipos de materias primas imprimibles, pero la más relevante para la construcción a gran escala es el hormigón. Las materias primas para impresión se fabrican normalmente a partir de una combinación de materiales a granel, como tierra, arena, piedra triturada, arcilla y materiales reciclados, mezclados con un aglutinante como cemento Pórtland, cenizas volantes o polímeros, así como con otros aditivos y agentes químicos para permitir que el hormigón se fragüe más rápidamente y mantenga su forma, de modo que las capas puedan depositarse rápidamente.

En un proyecto en el que estoy trabajando actualmente en la Universidad de Brunel, nos estamos centrando en la producción de una materia prima de cemento imprimible. Para crear materiales para construcciones impresas en 3D, los científicos deben controlar cuidadosamente el tiempo de fraguado de la pasta, la estabilidad de las primeras capas y la unión entre las capas. El comportamiento de los materiales debe ser investigado a fondo bajo una serie de condiciones, para lograr una estructura robusta que pueda soportar la carga.

La combinación de cemento, arena y otros aditivos debe ser la correcta, para que las materias primas no se endurezcan en la impresora y no permanezcan húmedas durante demasiado tiempo una vez que se hayan depositado para formar una estructura. Es necesario formular y desarrollar diferentes tipos de materias primas, de modo que esta tecnología pueda utilizarse para construir una serie de elementos estructurales diferentes, como bloques de construcción de carga y a gran escala.

Bloques de construcción

Otro componente es la impresora, que debe tener una bomba potente para adaptarse a la escala de fabricación de la industria de la construcción. La presión y el caudal de la impresora deben probarse con diferentes tipos de materias primas. La velocidad y el tamaño de la impresora es clave para conseguir una buena calidad de impresión: superficie lisa, bordes cuadrados y una anchura y altura constantes para cada capa.

La rapidez con la que se depositan las materias primas, normalmente medida en centímetros por hora, puede acelerar o ralentizar la construcción. Reducir el tiempo de fraguado de la materia prima significa que la impresora puede trabajar más rápido – pero también pone la materia prima en riesgo de endurecerse dentro del sistema de impresión. El sistema de impresión debe ser optimizado para suministrar continuamente las materias primas a un ritmo constante, de modo que las capas puedan fusionarse de forma uniforme.

La geometría de las estructuras producidas es la pieza final del rompecabezas a la hora de utilizar la impresión 3D en la construcción. Una vez que la impresora y la materia prima se hayan configurado correctamente, podrán producir bloques de construcción de tamaño completo con una geometría inteligente que pueda soportar la carga sin necesidad de refuerzos. La estabilidad de la forma de los filamentos en forma de cercha en estos bloques es una parte esencial de la impresión, que proporciona fuerza y rigidez a los objetos impresos.

Este triple enfoque para adaptar la fabricación de aditivos para la construcción podría revolucionar la industria en los próximos diez a quince años. Pero antes de que eso suceda, los científicos necesitan afinar las proporciones de mezcla para las materias primas, y refinar un sistema de impresión que pueda hacer frente a la rápida fabricación de bloques de construcción. Sólo entonces podrá aprovecharse el potencial de la impresión en 3D para construir de forma más rápida y sostenible que nunca.

Una familia en Francia se convierte en la primera familia del mundo en vivir en una casa impresa en 3D

Los Ramdani se han convertido en la primera familia del mundo en vivir en una casa impresa en 3D. Esta familia se mudó recientemente a una casa impresa en 3D en Francia y la noticia ha creado mucho entusiasmo en todo el mundo.

La casa es una propiedad de cuatro dormitorios que sirve como modelo perfecto para futuros proyectos. El objetivo es hacer que todo el concepto de construcción de viviendas sea significativamente más rápido y barato.

¿Podría esto impactar la construcción de futuras casas impresas en 3D? ¡Sólo el futuro lo dirá!

Este nuevo prototipo de casa impresa en 3D es el sueño de un arquitecto hecho realidad. Lo más destacado de esta casa son los controles digitales para la comodidad de las personas discapacitadas y los diseños de paredes curvas que alivian sustancialmente los efectos de la humedad en la casa.

Los siguientes números le dejarán perplejo. La casa tardó poco más de 2 días en imprimirse, además de otros cuatro meses para añadir techo, ventanas y puertas a la casa.

La construcción de toda la casa costó alrededor de 176.000 libras esterlinas. Esto significa que el coste de la construcción realizada mediante la impresión en 3D es un 20% más barato que con las técnicas de construcción convencionales.

Además, todo el proceso es mucho más rápido que si se utilizaran soluciones de construcción tradicionales. El equipo de impresión en 3D cree que podrían lograr la hazaña de reimprimir la misma casa en un día y medio.

Esta casa es el resultado de la colaboración entre la Universidad de Nantes, el ayuntamiento y una asociación de la vivienda. La casa de 1022 pies cuadrados puede albergar cómodamente a una familia de cinco personas.

El principal innovador del ayuntamiento, Francky Trichet, comentó que el objetivo principal de este proyecto de impresión en 3D era determinar si este tipo de solución de construcción podría generalizarse y aplicarse a diferentes tipos de edificios comunes. Ahora cree que este concepto podría tener un impacto potencial en la industria de la construcción.

Los edificios impresos en 3D más ambiciosos del mundo

Dice: “Durante 2.000 años no ha habido un cambio en el paradigma del proceso de construcción. Queríamos barrer todo este proceso de construcción. Por eso digo que estamos en el comienzo de una historia. Acabamos de escribir:’Érase una vez'”.

La casa está ahora habitada por Nordine Ramdani, Nouria Ramdani y sus tres hijos. Nordine comenta sobre el proyecto diciendo: “Es un gran honor formar parte de este proyecto. Vivíamos en un bloque de apartamentos municipales de los años 60, así que es un gran cambio para nosotros. Es realmente increíble poder vivir en un lugar donde hay un jardín y tener una casa independiente”.

El diseño inicial de la casa corre a cargo de un equipo de expertos científicos y arquitectos, tras lo cual la impresora 3D realiza su trabajo. Imprime las capas de las paredes desde el suelo y hacia arriba. Entonces los constructores caben en las ventanas, puertas, techos y ¡voilá! Usted tiene una casa impresa en 3D!

No sólo esto, sino que la casa es extremadamente ecológica con controles digitales para personas con capacidades diferentes. No se preocupe, esta idea de Benoit Furet de la Universidad de Nantes es un salto significativo en el campo de las soluciones de impresión en 3D.

Las guerras comerciales impulsarán la fabricación digital en los hogares de los consumidores con impresoras 3D personales

Estados Unidos está en múltiples guerras comerciales internacionales. Después de que el presidente Trump ordenara impuestos más altos sobre algunas importaciones chinas, los chinos tomaron represalias. La disputa comercial ahora involucra hasta 200.000 millones de dólares en bienes de fabricación china. Trump también se ha dirigido a la Unión Europea, Canadá y México con aranceles. La mayoría de los economistas no están de acuerdo con este enfoque, y casi todos predicen que las guerras comerciales aumentarán los precios para los consumidores estadounidenses en una amplia gama de productos.

Como experto en fabricación digital distribuida, veo claramente que una industria va a ganar significativamente a medida que estos conflictos económicos se intensifiquen: Impresión en 3D, el proceso de utilizar planos digitales para crear objetos físicos reales mediante la adición precisa de material en una capa fina cada vez. Los fabricantes de gama alta han adoptado la impresión en 3D a medida que la tecnología ha madurado, pero también existen sistemas de bajo coste que los consumidores pueden utilizar para ahorrar dinero a medida que suben los precios de las compras diarias.

Ahorros significativos usando impresoras 3d

Camine por cualquier pasillo de Walmart y notará que gran parte de lo que puede comprar proviene de China y está hecho de plástico, porque simplemente cuesta mucho menos debido a la experiencia de China en la fabricación.

Incluso hace cinco años, el uso de una impresora 3D para crear productos en casa podía superar los costes de los productos fabricados en China en un 90 por ciento o más. Un estudio reciente del que fui coautor descubrió que incluso los consumidores sin experiencia podrían recuperar su dinero invirtiendo en una impresora 3D de 1.250 dólares en un plazo de seis meses. Imprimiendo sólo un producto a la semana a lo largo de cinco años, un consumidor no sólo podría recuperar todos los costes asociados con la compra y el funcionamiento de la impresora: Ahorrarían más de 12.000 dólares. Estos ahorros sólo aumentan a medida que las guerras comerciales elevan los precios.

Una comunidad que comparte y apoya

Para aquellos que son nuevos en la impresión en 3D en casa, existe una fuerte cultura de compartir, donde las personas con habilidades de diseño comparten las instrucciones digitales necesarias para imprimir sus creaciones en bases de datos en línea gratuitas como MyMiniFactory, Thingiverse y Youmagine. Ya hay millones de diseños gratuitos disponibles, incluyendo joyas, obras de arte, instrumentos musicales, artículos para el hogar y herramientas.

Después de comprar una impresora 3D plug-and-play (entre 200 y 1.000 dólares), los consumidores pueden utilizar un motor de búsqueda de diseños 3D como Yeggi para buscar en docenas de bases de datos diseños gratuitos, descargar los archivos de diseño, abrirlos y hacer clic en “Imprimir”. La mayoría de los artículos de consumo tienen muchas variaciones disponibles. Por ejemplo, en lugar de comprar un avión teledirigido en una tienda, una persona podría descargar e imprimir uno de los más de 1.900 diseños de cuadricópteros gratuitos disponibles en línea. Usar una impresora 3D de esta manera es lo mismo que usar una impresora de papel de oficina, aunque necesita ensamblar productos más complejos como zánganos y herramientas científicas.

Con una impresora 3D, las personas pueden personalizar sus propios dispositivos, incluidos tamaños, formas y colores.

Se pone mejor: Muchos diseñadores permiten a los usuarios crear nuevas variaciones personalizadas de plantillas básicas ajustando algunos parámetros con software libre. Los productos que se pueden personalizar libremente incluyen aparatos ortopédicos y prótesis mamarias artificiales que normalmente cuestan cientos de dólares y se pueden imprimir por centavos, así como juguetes como las hilanderas inquietas. Incluso productos simples fabricados en masa, como o-rings flexibles y juguetes baratos como figuras de acción, rompecabezas 3D y máscaras, pueden imprimirse por mucho menos que si se compran en China.

La fiebre del fútbol con la impresión 3d

Finalmente ha llegado la Copa Mundial de Fútbol 2018 a Rusia. La tan esperada fecha en la que muchos queremos llevarnos la copa a casa. Desde su primera edición en 1930 este evento ha tenido una evolución no solo a nivel técnico, sino también a nivel tecnológico. Es por ello por lo que esta semana hemos hecho una lista con algunas de las aplicaciones de la impresión 3D en el fútbol. Hace algunos meses ya te hablamos de su colaboración en el deporte en general, pero ¿qué tanto podría ayudar a mejorar el rendimiento de nuestros futbolistas?

La impresión 3D ahora es utilizada por los mayores fabricantes de equipos deportivos, ya sea Nike, Adidas o incluso más localmente Decathlon. Se utiliza este método de fabricación en diferentes áreas como el golf, las carreras, el ciclismo o el voleibol para diseñar soluciones adaptadas a cada atleta y sus movimientos. La posibilidad de personalizar productos innovadores parece es un punto clave para los deportistas. El fútbol no es una excepción, ya que los jugadores usan soluciones impresas en 3D en el campo.

MÁSCARAS IMPRESAS EN 3D

Recordamos la iniciativa de la compañía británica Cavendish Imaging, que ofrece máscaras impresas en 3D para que los jugadores de fútbol puedan participar en un partido a pesar de tener alguna lesión en la nariz. Gracias a un software 3D, cada detalle del futbolista se digitaliza; y la compañía puede imprimir una máscara completamente personalizada. Esto protege al jugador y reduce su período de inactividad. ¡Un accesorio que no pasa desapercibido en un campo!

MARIO MANDŽUKIĆ CON SU MÁSCARA IMPRESA EN 3D

Cavendish Imaging no es la única empresa que ofrece esta solución impresa: la empresa española Younext también imprime máscaras protectoras en 3D, incluso el jugador del Real Madrid, Sergio Ramos, ha utilizado una de estas. Están hechas de fibras de carbono, un material tan resistente como el acero, pero mucho más liviano: una máscara pesa tan solo 65 gramos. Luego se rellenan con material blando y se pueden unir fácilmente a la cabeza del jugador con una banda elástica.

ESPINILLERAS IMPRESAS EN 3D.

La startup austríaca Zweikampf es uno de los precursores la impresión 3D de estos accesorios indispensables para todos los jugadores de fútbol. Su fundador es un jugador aficionado que sufre de inflamación crónica en la tibia. Encontrar una espinillera adecuada era un verdadero dolor de cabeza. Por ello, recurrió a las tecnologías 3D para crear un dispositivo personalizado más ligero y más duradero. Estas espinilleras ahora son usadas por el jugador austríaco Andreas Ivanschitz. Ahora el fanático del fútbol se siente orgulloso que un jugador alemán este llevando una espinillera que el mismo diseño, ahora están disponibles para otros jugadores que sufran de problemas similares.

FIGURAS PARA TODOS LOS FANÁTICOS

Si no juegas fútbol, pero eres un gran seguidor de este deporte, debes saber que puedes pedir una estatuilla impresa en 3D de tu jugador favorito. La compañía alemana Staramba ofrece una selección de jugadores, ya sea del Real Madrid, el Atlético, el PSG o el Bayern Múnich. La plataforma en línea primero realiza una exploración 3D del cuerpo del jugador profesional en cuestión. Una vez realizado, se modela e imprime en 3D a través de una impresora 3D de sinterizado selectivo. Diferentes tamaños están ahora disponibles. El resultado es bastante realista y el precio puede ir desde 6$ hasta 799$ dependiendo el tipo de figura que quieras.

El sushi impreso en 3D empuja las barreras culinarias

Hay muchas cosas diferentes que puedes hacer con sushi. Hay tantas variedades de sushi como criaturas marinas comestibles, y más. Generalmente es de forma redonda. No hay nada pixelado al respecto. Y si eso parece extraño, el sushi pixelado real es aún más extraño.

Open Meals es un estudio experimental de diseño de alimentos con sede en Tokio, Japón. Recientemente exhibieron una visión innovadora de la producción digital de alimentos en 2018 South by Southwest Conference & Festival en Austin, Texas. Es un proceso de cubos de gel comestibles de impresión 3D para recrear sushi (aunque en forma de pixelado) prácticamente en cualquier parte del mundo.

¿Por qué? Podrías preguntar. ¿Por qué no simplemente comer la comida real? Si bien los alimentos naturales (o hechos por el hombre) siempre tendrán su lugar, el equipo de Open Meals desea ampliar la disponibilidad de alimentos a personas de todo el mundo. La gente simplemente puede descargar comida tan fácilmente como descargar música. ¿Quieres probar comida etíope, pero no puedes encontrar un restaurante? Solo presione un botón.

Open Meals tiene una visión única de lo que significará el acceso y la producción de alimentos en el futuro, dada la tecnología y las oportunidades modernas. Quieren hacer con la comida lo que iTunes hizo para la música digital, haciéndola fácilmente accesible y descargable, o más apropiadamente en este caso, teletransportable.

Están probando formas de enviar alimentos a través de las ondas de radio y en todas las fronteras con máquinas de impresión 3D de precisión láser.

Hay dos puntas en el trabajo de Open Meals que están actualmente en desarrollo. El primero es un directorio de alimentos con patente pendiente y una interfaz llamada Food Base. Esta será la plataforma digital en la que se almacenarán mediciones meticulosas e información sobre los diversos atributos de los alimentos.

Aquí se registrarán características importantes tales como sabor, textura, forma, color y nutrientes para que accedan los terminales de impresión de alimentos. Servirá como el catálogo de comidas para que los usuarios elijan como una especie de menú de restaurante y enciclopedia en uno. Aquí, los consumidores podrán buscar y aportar datos de alimentos.

La segunda parte de su visión se basa en el desarrollo de la propia máquina, la Pixel Food Printer, que permitirá a las personas generar comidas digitalmente. En su forma de prototipo actual, la máquina imprime cubos en miniatura hechos de gel comestible con un brazo robótico antes de ensamblarlos en la pieza final de aspecto pixelado de los alimentos.

Cada pequeño cubo está impregnado con diferentes sabores y colores de acuerdo con la Base de alimentos.

Sin embargo, debido a las limitaciones actuales, los cubos de gel aún no saben nada de sushi real. Inyectar cubos individuales con sabores refinados sigue siendo un desafío y queda mucho por hacer antes de que Open Meals alcance sus metas de teletransportación de alimentos de ciencia ficción.

Pero su innovación es prometedora, y en este momento el equipo está trabajando en minimizar el tamaño de cada cubo para que el producto final luzca más realista y apetitoso.

Sushi impreso en el festival SXSW

Es una idea intrigante para quienes viven en los llamados “desiertos alimentarios”, donde el acceso a una variedad saludable de alimentos es limitado, o para las regiones del mundo que sufren escasez de alimentos. También es una posibilidad para los astronautas. Si los alimentos impresos en 3D realmente contienen los mismos nutrientes que los alimentos normales, podrían resolver muchos problemas.

Lo que nos lleva de vuelta al sushi pixelado. Esta semana en SXSW, Open Meals presentó una variedad de sushi impreso en 3D que se ve como algo que Mario comería, o sería perseguido. Open Meals llama a este proyecto Sushi Teleportation.

Finalmente, la empresa quiere reducir los píxeles para que se vean un poco más realistas, aunque la estética de 8 bits de los alimentos actuales es realmente genial. Sin embargo, no se ve exactamente como comida de verdad y, al parecer, tampoco sabe mucho. Mashable informa que el sushi en SXSW no era exactamente bueno, pero Open Meals también está trabajando en eso. Todavía es difícil, en este momento, codificar los píxeles del gel con los sabores adecuados.

La impresión 3D promete revolucionar la industria de los audífonos

La mayoría de las industrias se han visto afectadas por la impresión 3D de una manera u otra, pero pocas se han visto afectadas tanto como la industria de fabricación de audífonos. Toda la industria recurrió a la impresión 3D hace varios años después de que la empresa global Phonak comenzó a utilizar la tecnología en la producción de sus audífonos. Phonak, propiedad de Sonova, tuvo tanto éxito utilizando la impresión 3D que el resto de la industria se dio cuenta rápidamente y, en poco tiempo, la impresión en 3D había eliminado a todos los demás métodos de producción en el mundo de los audífonos. Eso ciertamente no es algo que veas todos los días, y aunque la mayoría de las industrias están integrando la impresión 3D en sus procesos de producción, también están descubriendo que es un buen complemento para otros métodos de fabricación, en lugar de un reemplazo total.

Los audífonos de Rapid Shape

Rapid Shape, un fabricante líder mundial de impresoras 3D profesionales y personalizadas, reveló su nueva generación de impresoras 3D para la industria de audífonos: Studio-Line HA20 II, HA30 II y HA40 II Rapid Shape.

Si bien el sistema abierto permite a todas las impresoras el uso flexible de diferentes materiales, Studio-Line se adapta a los principiantes con sus bajos costos de adquisición y las tiendas hasta los productores de tamaño medio con sus rápidos tiempos de respuesta. El HA20 II crea varias orejeras en tan solo 30 minutos.

Los HA30 II y HA40 II ofrecen una gran capacidad de productividad. Las características del HA30 II incluyen su dimensión de dispositivo compacto, mientras que el HA40 II tiene una plataforma de construcción un poco más grande (150 x 85 mm).

Las impresoras 3D se ofrecen con mantenimiento remoto opcional que garantiza una renovación anual del Certificado de biocompatibilidad de acuerdo con la Directiva de dispositivos médicos. La tecnología remota moderna garantiza un servicio eficaz y profesional, mientras que el costo de mantenimiento se reduce significativamente.

“Las nuevas impresoras auditivas hacen que sea más rápido y fácil producir piezas de audífonos profesionales y biocompatibles. Rapid Shape ha trabajado estrechamente con nuestros clientes y socios materiales para desarrollar la nueva generación de impresoras 3D que cumplen y superan las necesidades actuales “, dice el CEO Andreas Schultheiss. “Nuestro mantenimiento remoto opcional es beneficioso para el cliente, el socio del material y el fabricante del sistema. Los costos totales podrían reducirse hasta en un 50% mientras se preservan los procesos que cumplen con la directiva de dispositivos médicos”.

La innovación metálica de Sonova

La compañía suiza de tecnología de soluciones auditivas Sonova comenzó a usar impresoras 3D para audífonos personalizados a comienzos del nuevo milenio.

Ampliando esta experiencia aditiva, la gama de audífonos de Sonova se ha expandido para incluir el Virto B-Titanium, el primer dispositivo de titanio de la compañía fabricado con fabricación aditiva.

Cada año, Sonova y su marca subsidiaria Phonak producen cientos de miles de audífonos hechos a medida para pacientes de todo el mundo.

Para empezar, se toma una impresión del conducto auditivo de un paciente a mano con silicona. Este molde se escanea en 3D, luego se convierte en un modelo digital utilizando software de socios de Materialise. Los modelos personalizados se imprimen luego en 3D en acrílico utilizando una técnica de polimerización en tina de potencia ligera. Mejorando la resistencia y el ajuste de estos modelos, el nuevo dispositivo Virto B-Titanium de Phonak se fabrica utilizando el método de fusión en lecho de polvo de la impresión 3D de metal.

La carcasa de titanio de Vitro B es 15 veces más resistente que la carcasa de un dispositivo acrílico común, por lo que es más resistente y resistente al agua. El dispositivo también es un 26% más pequeño que el producto promedio de Phonak, por lo que no es más grande que la yema del dedo.

Scott Witt, director de gestión de productos de Phonak, llama al Virto B-Titanium “el audífono más discreto que se haya producido”. Esto concuerda con la demanda mayoritaria de pacientes de un “dispositivo invisible” que se adapta bien dentro del canal auditivo pero también proporciona rendimiento.