Casas 3D: el futuro de la construcción
La impresión 3D en la construcción se ha convertido de un experimento técnico a una opción real de construcción. En todo el mundo se están construyendo viviendas unifamiliares, asentamientos enteros y edificaciones especiales. Este artículo examina los procesos técnicos, proyectos existentes, oportunidades y límites de esta forma de construcción, basado en estudios y reportes actuales.
Quelle: Representación propia
Fundamentos de la impresión 3D en la construcción
Al construir con la impresora 3D, una máquina extruye material de construcción capa por capa, normalmente una especie de hormigón, y apila paredes. Esto se conoce a menudo como 'impresión 3D de hormigón' o 'impresión 3D de hormigón', un proceso de construcción aditivo por capas para elementos estructurales ( 3druck.com, ScienceDirect).
Los impresores son normalmente sistemas de portal o brazos robóticos que se desplazan sobre rieles por encima de la losa y depositan la traza de hormigón a lo largo de la geometría de la pared planificada ( PERI 3D Construction, COBOD). ). Se imprimen principalmente muros exteriores e interiores, a veces en sistemas de cámaras huecas, que luego pueden llenarse con aislamiento u otros materiales ( COBOD, 3druck.com).
La impresora no crea la casa completa. Fundaciones, suelos, techos, ventanas, puertas, instalaciones y acabado interior se realizan todavía mediante oficios clásicos ( EcoHome, ECS Limited). ). La impresión 3D reemplaza principalmente el forjado de muros o trabajos de encofrado para las paredes, no todo el proceso de construcción ( UBE).
También hay variantes en las que no se imprime hormigón, sino tierra o arcilla disponibles localmente. Un ejemplo es la casa Tecla italiana, realizada con una mezcla de tierra, agua y fibras vegetales ( Wikipedia). ). Tales experimentos deben mostrar cómo los recursos y la energía gris pueden reducirse al utilizar material local disponible ( Wikipedia).
Quelle: 3d-grenzenlos.de
La impresora 3D deposita el material con precisión para erigir estructuras edilicias complejas.
Estado actual y proyectos
Una evaluación global del fabricante COBOD reveló que a finales de 2022 ya se habían construido 129 edificios con impresión 3D, repartidos en 105 lugares de obra en todo el mundo ( COBOD, 3druck.com). ). Estas cifras muestran que ya no se trata solo de proyectos piloto aislados ( Manufactur3D Mag).
En Alemania se construyó la primera casa habitacional autorizada impresa por la máquina en Beckum (Renania del Norte-Westfalia). Se trata de una casa unifamiliar de dos plantas, realizada con una impresora de hormigón BOD2 de COBOD y PERI ( PERI, COBOD). ). El proyecto recibió apoyo dentro de un programa de financiación para 'construcción innovadora' ( PERI).
En Heidelberg nació en 2023 Wavehouse, un edificio de 54 metros de largo, aproximadamente 11 metros de ancho y 9 metros de alto, utilizado como centro de datos y considerado el edificio impreso en 3D más grande de Europa ( PERI 3D Construction, Heidelberg Materials). ). Las fachadas onduladas se imprimieron en alrededor de 170 horas de tiempo de impresión puro ( PERI 3D Construction). ). Heidelberg Materials desarrolló para ello hormigones especiales ( Heidelberg Materials).
Otro proyecto en Heidelberg es el DREIHAUS, un concepto de vivienda multifamiliar de tres plantas, cuyas paredes se fabrican seriadamente mediante impresión 3D de hormigón ( PERI). ). PERI prevé una reducción del tiempo de construcción de aproximadamente 30 por ciento y una disminución de costos de alrededor del 10 por ciento en comparación con las construcciones convencionales ( PERI, Ingenieur.de). ). Las fases de estructura de un vivienda en Heidelberg se completaron en alrededor de 33 días ( CIO.de).
En el plano internacional, se están formando barrios enteros con plantas bajas impresas en 3D. En Georgetown, Texas, ICON, junto con Lennar, está construyendo un complejo de unas 100 viviendas cuyas paredes exteriores de la planta baja se fabrican con una impresora de gran formato ( Reuters, ICON). ). En Houston se está creando Zuri Gardens con 80 casas impresas para hogares de ingresos medios ( Houston Chronicle).
ICON también realiza proyectos más pequeños de vivienda asequible, como casas de una habitación en Austin ( Statesman, Axios). ). Al mismo tiempo, surgen objetos de mayor precio, como un resort de lujo con villas impresas en 3D junto al Lake Travis en Texas ( MySanAntonio).
También se documentan usos inusuales: en Brownsville, Texas, se está creando una cafetería para una gran cadena, cuyo envolvente proviene de la impresora 3D de hormigón ( Chron.com). ). Las universidades experimentan con mezclas de materiales biobasados a partir de restos de madera, que deberían permitir viviendas con huella de CO2 negativa ( Reasons to be Cheerful).
Análisis y motivaciones
Una motivación central es la necesidad mundial de vivienda adicional ante recursos escasos. El sector de la construcción es responsable de alrededor de un tercio de las emisiones de CO2 derivadas de la energía ( Wikipedia). ). Organizaciones como New Story trabajan con empresas de tecnología como ICON para desplegar en países como México pequeños asentamientos que permitan vivienda permanente a familias pobres ( New Story, The New Yorker).
Los fabricantes y planificadores esperan del hormigón impreso mayor velocidad y menores costos de personal. COBOD señala que la impresión 3D reduce la probabilidad de errores y hace que el proceso de construcción sea más eficiente ( COBOD). ). PERI describe su solución de impresión como una forma de crear estructuras en bruto con menos material y menos mano de obra, especialmente en plantas con planos repetitivos ( PERI 3D Construction). ). Los métodos de construcción aditivos muestran sus fortalezas principalmente en viviendas unifamiliares estandarizadas y pequeños edificios de viviendas multifamiliares ( 3druck.com, Weerg).
Otro impulsor es la búsqueda de materiales más sostenibles. La casa Tecla en Italia demuestra cómo tierra, agua y fibras vegetales pueden convertirse en un edificio habitable que se compone en gran medida de material local ( Wikipedia). ). En Maine, se imprimen biocompuestos reforzados con fibras a partir de residuos de madera y aglutinantes para viviendas que se espera puedan reciclarse a largo plazo ( Reasons to be Cheerful). ). Tales conceptos buscan reducir residuos, acortar las rutas de transporte y fijar CO2 ( Wins Solutions).
El valor de marketing y medios no debe subestimarse. Imágenes espectaculares de robots de impresión son motivos ideales para la prensa y las redes sociales ( PERI 3D Construction, 3druck.com). ). Los programas de televisión refuerzan la impresión de una próxima revolución en la construcción ( CBS News). ). Sin embargo, artículos más críticos señalan grandes diferencias entre proyectos piloto y una implementación a gran escala ( The New Yorker, Dwell).
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El clip muestra cómo las empresas presentan la tecnología como solución para la escasez de vivienda e incluso para bases lunares, y al mismo tiempo deja claro cuán experimental es gran parte aún.
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Los enfoques de construcción híbridos, que combinan impresión 3D con métodos tradicionales, son una tendencia prometedora en la construcción moderna de viviendas.
Hechos y preguntas abiertas
Es indiscernible que las casas pueden construirse realmente con impresión 3D y obtener permisos. Ejemplos son la casa unifamiliar en Beckum (Renania del Norte-Westfalia) y el centro de datos Wavehouse en Heidelberg ( PERI) ) y el centro de datos Wavehouse en Heidelberg ( PERI 3D Construction, Heidelberg Materials). ). También los proyectos de asentamientos en Texas son viviendas reales que se venden y habitan ( Reuters, ICON Homes).
También hay evidencia de que los métodos de construcción aditivos pueden reducir residuos de materiales, ya que solo se extruye la cantidad de hormigón necesaria y los encofrados se eliminan en gran medida ( Wins Solutions, Ricoh). ). Los estudios describen ventajas en geometrías complejas, ya que las formas orgánicas o trazos de pared libres pueden implementarse sin costosos encofrados especializados ( ScienceDirect, Structures Insider).
No está claro cuán grandes son las verdaderas ventajas de costo y tiempo en un uso general. Los fabricantes hablan de ahorros entre el 10 y el 35 por ciento ( COBOD, Weerg, TRERC). ). Sin embargo, los análisis económicos señalan que la compra o alquiler de las impresoras, la formación de los equipos y la adaptación de la planificación pueden reducir parte de los ahorros. Aún faltan datos comparativos sólidos sobre el ciclo de vida completo de un edificio ( Warrington UF, Reason.org).
También no está claro la durabilidad a largo plazo de las paredes impresas. Aún no existen estudios a largo plazo de décadas ( ScienceDirect, HUDUser). ). Los autores especialistas destacan que temas como grietas, comportamiento ante la humedad y conceptos de reparación deben seguir investigándose ( Passive House Accelerator, Structures Insider).
Falsos o engañosos son los promesas de que una casa completa puede construirse “en 24 horas por unos pocos miles de euros”. El tiempo de impresión citado con frecuencia se refiere solo a las paredes, no a cimientos, techo, interior, instalaciones o fases de permisos y planificación ( EcoHome, ECS Limited). ). Análisis críticos muestran que ese tipo de titulares ocultan la verdadera complejidad del proceso de construcción ( Dwell, Hackaday, Passive House Accelerator).
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Un ejemplo de arquitectura moderna que podría hacerse realidad mediante enfoques de construcción innovadores como la impresión 3D.
Implicaciones prácticas
Los edificios impresos en 3D son opciones reales, pero aún no están disponibles de forma generalizada. Quien desee construir o mudarse a una casa de este tipo debe verificar minuciosamente el proveedor, la situación de permisos y la experiencia local ( EcoHome, ECS Limited).
Tres preguntas son decisivas: en primer lugar, qué partes de la casa se imprimen realmente y qué oficios se realizan de forma clásica ( UBE). ). En segundo lugar, cuán transparente es el desglose de costos a lo largo de toda la construcción, incluida la planificación, la tecnología y el mantenimiento ( TRERC, Reason.org). ). En tercer lugar, si existen proyectos de referencia del mismo proveedor que funcionen durante varios años en climas similares ( Passive House Accelerator).
Para los interesados en la sostenibilidad, la elección de materiales es relevante. Proyectos con mezclas a base de tierra o arcilla o composites bio-basados intentan reducir drásticamente la huella de CO2. Los proyectos de impresión 3D con hormigón tradicional reducen el desperdicio de material, pero siguen siendo cementicios ( Wikipedia, Reasons to be Cheerful, Wins Solutions). ). Dado que el sector de la construcción mundial representa una parte significativa de las emisiones energéticas, las mejoras reales aquí pueden tener efectos muy grandes ( Wikipedia).
En los informes de los medios es útil considerar los intereses del portavoz. Un video corporativo destacará las ventajas, mientras que investigaciones independientes y revisiones científicas tienden a señalar incertidumbres y puntos abiertos ( ScienceDirect, ResearchGate).
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El time-lapse de un gran edificio residencial hecho con la impresora muestra la tecnología y, al mismo tiempo, deja claro cuántos trabajos de construcción clásicos siguen siendo necesarios junto a la impresora.
Aunque se imprimieron muchas paredes, siguen abiertas preguntas fundamentales. La durabilidad a largo plazo durante décadas aún no está empíricamente demostrada, ya que la mayoría de los proyectos tienen apenas unos pocos años. ScienceDirect). Las revisiones sistemáticas de la literatura enfatizan que los datos sobre durabilidad, mantenimiento y costos de vida totales todavía son incompletos ( ResearchGate).
También no está claro cuán rápido se ajusta la legislación de construcción y las normas. Un análisis solicitado por HUD menciona la falta de estándares, directrices poco claras y la falta de experiencia en las autoridades como obstáculos para una adopción más amplia ( HUDUser). ). Se encuentran indicios similares en evaluaciones de Europa y Norteamérica ( EcoHome, ECS Limited).
Otra pregunta abierta se refiere a la dimensión social: ¿se construirán viviendas impresas en 3D donde las personas de bajos ingresos las necesitan, o más bien como proyectos faro en mercados atractivos ( The New Yorker, Reason.org)? ). Análisis advierten que no se debe considerar la tecnología como la única solución a la escasez de vivienda, mientras los precios de la tierra, la financiación, la infraestructura y las políticas locales no se contemplen ( AIU, Dwell).
Las casas impresas en 3D muestran cuán poderosamente puede cambiar la construcción. Existen viviendas reales, barrios enteros y construcciones especiales complejas que demuestran que la tecnología puede funcionar en la práctica ( PERI 3D Construction, PERI, Reuters). ). Al mismo tiempo, está claro: la construcción con este método no resuelve la escasez de vivienda de la noche a la mañana, ni reemplaza a los oficios clásicos ni una planificación urbana cuidadosa ( ScienceDirect, Reason.org).
Vale la pena seguir de cerca los desarrollos, hacer preguntas con curiosidad y contrastar las afirmaciones con fuentes, especialmente en promesas espectaculares sobre tiempo de construcción, costos y sostenibilidad. Así se pueden aprovechar las oportunidades de este nuevo método de construcción sin perder los pies en la tierra.