Investigadores suizos inventan sistema de impresión por impacto sin cemento en el que un robot de construcción «dispara» arcilla a gran velocidad

Actualizado: 25/09/2024

Investigadores de la ETH Zurich han desarrollado un innovador proceso de impresión asistido por robots que utiliza materiales de origen terrestre, como la arcilla y el suelo excavado, sin necesidad de emplear cemento. Este avance en la tecnología de construcción busca ofrecer una alternativa más rápida, eficiente y sostenible en comparación con los métodos tradicionales que utilizan hormigón, material que depende de una gran cantidad de energía y recursos no renovables.

• Impresión con tierra y arcilla, sin cemento, más sostenible.
• Reducción de CO2, materiales locales y reciclados.
• Robot imprime rápido, hasta dos pisos.
• Refuerzos robóticos en desarrollo para estructuras complejas.
• Construcción in situ, máquina autónoma.
• Menor costo y tiempo, menos mano de obra especializada.

Impresión con materiales basados en tierra: Un avance para la construcción sostenible

Una solución para la construcción sostenible

La tierra y el barro han sido materiales de construcción utilizados durante siglos, pero su aplicación en proyectos modernos ha sido limitada debido a los métodos manuales que suelen ser lentos y costosos. Sin embargo, gracias a este nuevo proceso robótico de impresión, es posible construir estructuras completas utilizando estos materiales de manera más eficiente. La ventaja clave es que no se requiere cemento, lo que reduce drásticamente las emisiones de dióxido de carbono (CO2), uno de los principales problemas del sector de la construcción.

El proceso de impresión por impacto desarrollado en ETH Zurich involucra un robot que «dispara» porciones de material desde arriba, formando una pared al depositar capas sucesivas. El material, compuesto por una mezcla de tierra excavada, limo y arcilla, se adhiere entre sí al impactar, requiriendo muy pocos aditivos adicionales para lograr una cohesión estructural. A diferencia de la impresión con hormigón, no es necesario detenerse para permitir que el material se solidifique, lo que acelera significativamente el proceso.

Velocidad y eficiencia en la impresión por impacto

La tecnología de impresión por impacto permite depositar el material a una velocidad de hasta 10 metros por segundo, lo que posibilita la construcción de muros y estructuras de hasta dos pisos de altura. Además, se está trabajando en la integración de métodos robóticos para añadir refuerzos, lo que ampliará la gama de estructuras que podrán ser construidas mediante este método. Esto no solo permite un avance en términos de velocidad, sino que también se reduce la dependencia de mano de obra especializada, escasa en muchos lugares.

Uno de los aspectos más innovadores de este desarrollo es la capacidad de trasladar el proceso de la prefabricación en taller a la construcción in situ. Esto se logrará a través de una máquina de construcción autónoma que permitirá imprimir directamente en el lugar donde se erigirán las estructuras, sin la necesidad de transportar elementos prefabricados. Este avance promete reducir aún más los costos de construcción, haciéndola competitiva frente a los métodos de construcción modernos.

Imagina que tienes un robot que construye casas, pero en lugar de usar ladrillos o cemento, este robot usa tierra y barro, que son materiales muy fáciles de encontrar en el suelo. El robot tiene un brazo especial que dispara pequeñas porciones de esta mezcla de tierra y barro a gran velocidad, como si estuviera lanzando pelotitas de tierra.

Cuando estas pelotitas se chocan unas con otras, se pegan y empiezan a formar una pared. ¡Es como si estuvieras apilando bloques de Lego, pero en lugar de usar tus manos, el robot hace todo el trabajo! Además, no tiene que esperar a que se seque el material como lo haría si usara cemento, lo que significa que puede construir más rápido.

Este robot puede hacer casas de hasta dos pisos de altura y usa materiales que normalmente se tiran, por lo que es muy bueno para el medio ambiente. Además, como todo lo hace el robot, no necesitamos tantas personas para ayudar en la construcción, lo que lo hace más rápido y barato.

Implicaciones ambientales

El sector de la construcción es responsable de aproximadamente el 38% de las emisiones globales de CO₂, gran parte de las cuales provienen de la producción y uso de cemento. La adopción de materiales como la tierra excavada y la arcilla, que están disponibles de manera local y no requieren procesos industriales intensivos, puede reducir significativamente el impacto ambiental de nuevas construcciones.

El diseño de la mezcla utilizada en el proceso de impresión por impacto de ETH Zurich está compuesto en un 75% por productos de desecho de la industria, lo que lo convierte en un material de bajo impacto en cuanto a emisiones de CO₂. A futuro, los investigadores planean desarrollar más diseños de mezclas para diferentes aplicaciones de construcción y casos de carga, abriendo la puerta a nuevas posibilidades en la construcción sostenible.

Aunque hasta ahora el sistema sólo se ha utilizado para imprimir estructuras bastante sencillas, los científicos están trabajando en métodos para integrar robóticamente elementos de soporte en el material arcilloso a medida que se deposita. También están desarrollando un software de diseño computacional para guiar la construcción de estructuras impresas por impacto.

El futuro de la construcción con materiales naturales

El éxito de esta tecnología depende de la posibilidad de aplicar estos métodos en construcciones reales y a gran escala. La combinación de impresión por impacto con refuerzos robóticos permitirá construir no solo viviendas de uno o dos pisos, sino también estructuras más complejas y de mayor altura, reduciendo el tiempo y los costos, y con una huella de carbono mínima.

La construcción circular, que fomenta el uso de materiales reciclados y locales, está ganando importancia en un mundo que necesita soluciones urgentes para mitigar el cambio climático. Con innovaciones como esta, el sector de la construcción está más cerca de disminuir significativamente su impacto ambiental, a la vez que ofrece soluciones accesibles y sostenibles para la vivienda en todo el mundo.

Este avance en la impresión con materiales basados en tierra no solo es una solución tecnológica, sino también un paso hacia un futuro en el que la construcción sostenible sea la norma, sin comprometer la calidad ni la eficiencia. La capacidad de construir con rapidez y bajo costo, utilizando recursos disponibles localmente, cambiará la forma en que se abordan los proyectos de construcción en el futuro.

Impresión con tierra y arcilla, sin cemento, más sostenible.

Reducción de CO2, materiales locales y reciclados.

Robot imprime rápido, hasta dos pisos.

Refuerzos robóticos en desarrollo para estructuras complejas.

Construcción in situ, máquina autónoma.

Menor costo y tiempo, menos mano de obra especializada.Vía ethz.ch

Ventajas

1. Sostenibilidad ambiental: No utiliza cemento, lo que reduce significativamente las emisiones de CO2, ayudando a combatir el cambio climático.
2. Uso de materiales locales y reciclados: Utiliza tierra excavada y productos de desecho industrial, lo que disminuye la necesidad de transportar materiales y promueve la economía circular.
3. Velocidad de construcción: Al no tener que esperar a que el material se solidifique, el proceso es más rápido que la construcción tradicional con cemento.
4. Reducción de costos: El uso de materiales abundantes y locales, junto con la disminución de la mano de obra, hace que la construcción sea más económica.
5. Menor dependencia de mano de obra especializada: Al ser un proceso automatizado, se necesita menos personal especializado, lo que reduce la escasez de trabajadores calificados.
6. Versatilidad estructural: Permite construir muros y estructuras de hasta dos pisos, y se está desarrollando la integración de refuerzos para hacer construcciones más complejas.

Desventajas

1. Limitaciones estructurales actuales: Aunque se pueden construir paredes y edificios de hasta dos pisos, aún no es claro cómo se comporta para estructuras de mayor altura o complejidad.
2. Durabilidad del material: Los materiales como la tierra y el barro pueden no ser tan resistentes o duraderos como el cemento en ciertos climas o situaciones, lo que podría limitar su uso.
3. Resistencia a las condiciones climáticas: El barro y la tierra pueden ser más susceptibles a la erosión o daños por agua en condiciones climáticas adversas, lo que puede requerir soluciones adicionales.
4. Implementación a gran escala: La tecnología aún está en desarrollo, por lo que puede ser necesario tiempo y pruebas adicionales antes de que se pueda aplicar ampliamente en proyectos de construcción convencionales.
5. Adaptación del mercado: La industria de la construcción está muy acostumbrada a los métodos tradicionales, por lo que puede haber resistencia o dificultad para adaptar este enfoque innovador en algunos lugares.

Este balance de ventajas y desventajas muestra que, aunque la tecnología promete grandes beneficios ambientales y económicos, aún tiene desafíos que resolver para convertirse en una opción ampliamente adoptada.