Una casa hecha con una impresora 3D, que suena como un sueño del futuro o ciencia ficción para muchos. Las primeras casas de la impresora 3D se ensamblaron en China hace seis años.
La impresión 3D, que alguna vez fue un lindo truco que podría usarse para hacer pequeños llaveros, se ha abierto camino. Mientras tanto, incluso se está construyendo una casa completa en la impresora 3D: enormes robots de impresión 3D están produciendo salchichas de hormigón en todo el mundo y, con la ayuda de trabajadores de la construcción humanos, permiten que crezcan las paredes de los cimientos sin procesar. Las primeras casas hechas de elementos de impresión de hormigón en 3D se ensamblaron en China ya en 2014. En el mismo año, el entonces presidente de Estados Unidos, Barack Obama, visitó la "3D Print Canal House" en Amsterdam, un prototipo de la nueva tecnología. Y en Copenhague en 2017, una empresa rusa y una danesa construyeron juntas la primera casa habitada con la impresora 3D en Europa. La industria joven es internacional: en los EE. UU., En 2018, la empresa estadounidense Icon en Austin, Texas, hizo una casa de 32 metros cuadrados a partir de la impresora 3D.Titulares. Pronto, Icon, junto con una organización de ayuda en Centroamérica, quiere establecer una aldea con 50 casas hechas con la impresora 3D, cada una con un área de 58 metros cuadrados, para los necesitados. Icon calcula un precio exterior de 4000 dólares estadounidenses. El tiempo de construcción es correspondientemente corto: la impresión 3D de una carcasa desde la boquilla de pulverización tarda un máximo de 24 horas.
Pero la nueva tecnología también hace frente a formatos más grandes a la velocidad del rayo: en China, se construyó una casa enorme con la impresora 3D en solo 45 días: ¡la villa tiene un área de 400 metros cuadrados! La impresora de hormigón 3D también hizo la mayor parte del trabajo allí. Las máquinas robotizadas con las que se puede aplicar y dar forma al hormigón especial (término técnico: extrusión) varían según el proyecto de construcción y el proveedor.
Nuevas oportunidades gracias a la impresión 3D
Esto abre muchas posibilidades: desde la producción en masa automatizada de componentes simples que solo se combinan para formar un edificio en el sitio de construcción, hasta robots móviles que trabajan de forma autónoma en el sitio de construcción e incluso pueden fabricar edificios con paredes curvas o esquinas redondeadas. Las máquinas no solo son rápidas: permiten elementos artísticos de forma libre que serían muy costosos si fueran hechos por manos humanas. Las aberturas y cavidades para cables se pueden integrar fácilmente en paredes impresas.
Más sostenibilidad a través de la impresión 3D
Una de las mayores ventajas de la construcción digital: a menudo utiliza menos material que los métodos de construcción tradicionales, y se pueden utilizar cada vez más plásticos reciclables o degradables. Dado que, según el proceso y el material de impresión 3D, a menudo no es necesario ningún encofrado, se generan menos residuos.
Y: sin encofrados y andamios, según un estudio de TU Dresden, se elimina alrededor del 35 por ciento de los costos de construcción de la carcasa, además de la velocidad, la sostenibilidad y la personalización asequible, otro argumento para una casa hecha con una impresora 3D. Nikita Chen-Yun-Tai, fundadora y directora ejecutiva de la empresa de robots de impresión 3D estadounidense-rusa Apis Cor, ya está hablando del hecho de que es factible crear todas las casas en el futuro, desde casas diminutas hasta propiedades, utilizando una impresora 3D. .
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Prototipo: En el futuro, las personas necesitadas en Austin, Texas, vivirán en casas de este tipo hechas con impresoras 3D. Icon está planeando, junto con organizaciones no gubernamentales, crear casas económicas y asentamientos completos en todo el mundo utilizando impresoras 3D.
Sobre raíles: "Vulcan II" puede imprimir en un área de hasta 185 metros cuadrados. La impresora 3D se mueve hacia adelante y hacia atrás sobre rieles sobre una base y entrega las salchichas de concreto. Capa sobre capa.
Construcción liviana: La Casa DFAB con su fachada liviana translúcida se encuentra en el edificio de investigación NEST cerca de Zurich: un sistema de fachada flexible con membranas y aislamiento de aerogel, conocido por el Allianz Arena de Munich.
Robots de construcción de madera: la arquitectura, la robótica y los artesanos trabajan juntos: los marcos de madera fueron prefabricados por dos robots cooperantes en ETH Zurich. Cortaron vigas y las colocaron con precisión en el espacio. Los artesanos atornillaron las piezas juntas.
Techo de forma libre: el techo de la casa DFAB consta de once piezas cóncavas de forma libre que, optimizadas con un software especialmente desarrollado, ahorran alrededor del 60 por ciento de hormigón en comparación con un techo de hormigón convencional.
Nuevas tecnologías de construcción
Algunos de los pioneros de la nueva construcción ya han abandonado nuestro planeta mentalmente. Con técnicas de fabricación aditiva, la NASA quiere crear hábitats para los astronautas en el futuro, a partir de materias primas locales en la Luna o Marte. Los primeros intentos ya están en marcha.
Por otro lado, la "Casa DFAB" (fabricación digital) cerca de Zurich, que se inauguró en 2019 en 2019, todavía está en la tierra, pero casi transfronteriza. fueron transferidos a aplicaciones reales.
“A diferencia de los proyectos de construcción en los que solo se utiliza una tecnología digital, como una casa hecha con una impresora 3D, la Casa DFAB reúne varias tecnologías nuevas”, explica Matthias Kohler, profesor de Arquitectura y Fabricación Digital en el Instituto Federal Suizo de Tecnología. Universidad de Zurich e iniciadora de la Casa DFAB.
La casa estrecha de tres pisos se integró como una unidad en el edificio de investigación NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technology) en ETH Zurich. NEST está diseñado como una plataforma modular a la que se pueden acoplar varias casas, que aquí se denominan "unidades" y que son todos laboratorios de prueba para el futuro de la vida. Lo que tienen en común las siete unidades actuales es que exploran la interacción entre las personas, el espacio y la tecnología.
fuente de alimentación
Una preocupación central es el uso económico de los recursos, por lo que todas las casas modulares están conectadas a una "red troncal" que suministra agua, calefacción, electricidad e internet, evalúa los datos de consumo y regula la eliminación. Se están probando nuevas soluciones para Smart Home e Internet de las cosas, incluso en DFAB House, que es el hogar de invitados académicos: los dispositivos y los sistemas del edificio están conectados en red y son capaces de aprender, lo que debe garantizar la comodidad de vida, pero sobre todo la mayor eficiencia energética posible. Un proyecto de faro para la construcción y la vida del mañana.
Muchos arquitectos, ingenieros y artesanos trabajaron juntos para lograrlo. Solo en DFAB House participan ocho cátedras diferentes de ETH Zurich, institutos, socios industriales y planificadores de más de 30 empresas.
Trabajo en equipo
"El perfil laboral de arquitectos, planificadores y artesanos cambiará", asegura Matthias Kohler. DFAB House muestra cómo podría ser eso: robots y artesanos humanos también trabajan en estrecha colaboración aquí. Para un muro de carga elegantemente curvado, un robot, un "fabricante" móvil, primero erigió una estructura de malla de alambre de acero en el sitio, que sirvió como refuerzo y encofrado. Con la ayuda de sus sensores, el robot de 2 metros de altura se mueve de forma autónoma sobre las orugas. Los trabajadores rellenaron la construcción de celosía con concreto especial y el extremo de la pared se alisó a mano.
Una manta de la impresora 3D
También se pueden crear estructuras de hormigón individuales y complejas con el proceso "Smart Slab". Por ejemplo, una losa de piso liviana, para la cual una enorme impresora de arena 3D produjo elementos de conformación que se vertieron con hormigón reforzado con fibra. Los robots incluso jugaron un papel importante en la construcción de madera de la casa DFAB: dos máquinas cooperantes habían prefabricado la construcción de madera portante de los pisos superiores en el “Laboratorio de fabricación robótica” en ETH Zurich. Un robot tomó un elemento para el techo con vigas de madera y lo sostuvo mientras un segundo lo vio para encajar. Luego, el segundo brazo del robot hizo agujeros para conectar las vigas. Finalmente, ambos robots colocaron la estructura de vigas en la disposición espacial precisa. Con tales ayudantes el carpintero tiene mucho tiempo,para mirar en paz y comprobar la calidad del trabajo. Hasta que pueda arruinarlo todo al final.
Desde manipuladores a gran escala y robots de construcción móviles
Los robots de construcción móviles son más pequeños que los manipuladores a gran escala, pero también pueden realizar otros trabajos.
Para el armazón de una casa de la impresora 3D, los arquitectos primero tienen que diseñarlo en la computadora con un software de arquitectura 3D (CAD). Estos datos CAD son la base de los datos de control que se transfieren a la impresora 3D.
Una impresora de hormigón 3D es a menudo un robot industrial que tiene una boquilla de presión montada en su brazo como herramienta, con la que presiona las salchichas de hormigón de 50 a 70 milímetros de ancho, cordón sobre cordón.
Otros trabajadores de la construcción de robots, llamados robots de pórtico, son más altos que la construcción planificada (similar a una grúa de contenedores). Son estacionarios o se mueven sobre rieles de guía y pueden producir toda la carcasa de una casa a partir de la impresora 3D en una sola pieza. Estos manipuladores a gran escala a veces tienen más de 10 metros de altura y varios metros de largo y ancho. Por el contrario, los robots de construcción móviles, montados en orugas o en camiones, parecen bastante pequeños. Para ello, algunos también pueden colocar ladrillos de forma autónoma utilizando un brazo de extensión largo.
El hormigón normal, el hormigón especial de endurecimiento rápido o los plásticos se utilizan como mezcla de materiales de construcción. Encontrar la mejor combinación para la impresión de hormigón en 3D es un desafío clave.
