Imprimiendo el futuro: 5 factores clave que impulsan la impresión 3D en la construcción

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El Banco Mundial predijo que 1.600 millones de personas se verán afectadas por la escasez mundial de viviendas para 2025. Sin embargo, hay una tecnología que brinda la oportunidad de abordar este problema y está ganando rápidamente la atención gubernamental.

El tamaño del mercado mundial de impresión de construcción 3D (3DCP) valió 10,94 millones de dólares en 2021 y se espera que crezca a una tasa compuesta anual del 101 % entre 2022 y 2030, según Straits Research. Al colocar capas de hormigón, polímero, metal u otros materiales de un lado a otro utilizando un brazo robótico, las impresoras pueden acceder a lugares de difícil acceso donde la vivienda y la mano de obra también son escasas.

3DCP ha llegado justo a tiempo para proporcionar estructuras rápidas que mantengan el sol fuera de la cabeza, la tensión de los trabajadores y la presión del medio ambiente. Echemos un vistazo más de cerca a los cinco factores principales que influyen en la tasa de crecimiento de 3DCP.

3DCP permite una construcción rápida depositando materiales capa por capa, reduciendo el tiempo requerido para los métodos de construcción tradicionales. Esta velocidad es especialmente valiosa para proyectos con plazos ajustados o situaciones de emergencia, como viviendas de socorro en casos de desastre.

Tomemos como ejemplo Power2Build. Imprimieron el primer edificio impreso en 3D de Angola. El costo total del material para los muros de concreto fue de menos de $1,000 USD. Además, este proyecto de construcción se considera el comienzo de la revolución de la construcción con impresión 3D y la primera casa 3DCP.

Las Américas también están viendo la promesa del 3DCP: el Proyecto Virginia es una iniciativa para imprimir en 3D más de 200 viviendas asequibles en un plazo de 3 años, a partir de 2022. El proyecto no sólo la impresión 3D de casas, sino también carreteras y los servicios públicos necesarios para las casas impresas en 3D. . Y apenas el año pasado, la primera solución de impresión 3D de concreto fue introducida en México por la multinacional líder en materiales de construcción Cemex y COBOD, líderes mundiales en soluciones de impresión 3D para la construcción.

Si bien los costos iniciales de configuración e inversión para la tecnología 3DCP pueden ser intensivos, a menudo conducen a ahorros de costos a largo plazo debido a la reducción de los costos de mano de obra, el desperdicio de material minimizado y los procesos de construcción optimizados que contribuyen a la eficiencia presupuestaria general.

Desde lindas cabañas urbanas hasta casas con energía solar, 3DCP permite diseños arquitectónicos intrincados, complejos y prácticos que desafían el pensamiento convencional en la construcción. Esta libertad de diseño abre nuevas posibilidades para estructuras innovadoras y únicas.

Los arquitectos también pueden ser creativos a la hora de imprimir estas construcciones. 3DCP permite prefabricar componentes fuera del sitio y ensamblarlos en el sitio, lo que reduce la mano de obra y el tiempo de construcción in situ, lo cual es particularmente valioso en escenarios donde los gerentes de proyecto deben adaptar la construcción de acuerdo con limitaciones de tiempo específicas o preparación del terreno.

La idea es que con un mayor 3DCP y software de diseño, los ingenieros puedan tener más control sobre su trabajo. Pueden programar y calcular la durabilidad del material, la velocidad de impresión y los costos involucrados en el transporte, lo que permite procesos de construcción más eficientes y creativos.

No sorprende que la industria de la construcción esté bajo una presión cada vez mayor para reducir su impacto ambiental y ser más sostenible en toda su cadena de valor. 3DCP permite una mayor precisión en el uso del material, lo que minimiza el desperdicio y es compatible con alternativas de materiales ecológicos.

Una casa impresa en 3D en Omán usando D.fab. Imagen cortesía de COBOD.

El revolucionario material de construcción, D.fab, es sólo un ejemplo de material de construcción alternativo que ofrece la durabilidad del hormigón convencional con una huella de CO2 1,5 veces menor que los morteros utilizados normalmente en 3DCP. Con la fabricación aditiva por capas, los trabajadores de la construcción solo imprimen exactamente lo necesario, lo que reduce el desperdicio de materiales inicialmente costosos.

De manera similar, Light Stone sintético de Mighty es un compuesto polimérico de curado rápido compuesto por un 60% de elementos reciclados y un 99% menos de desechos en comparación con los métodos tradicionales.

Ambas sustancias son lo suficientemente fuertes como para soportar su propio peso al imprimir líneas horizontales y solidificarse cuando se exponen a la luz ultravioleta para crear estructuras seguras y resistentes a la intemperie.

La investigación y el desarrollo continuos en 3DCP están conduciendo al perfeccionamiento de las técnicas y al desarrollo de nuevos materiales adecuados para la construcción. A medida que avance la tecnología, la rentabilidad, la eficiencia y la confiabilidad de 3DCP mejorarán aún más.

Associated Builders and Contractors (ABC) dice que la escasez de mano de obra en la construcción superó el medio millón en 2023. 3DCP aborda las limitaciones laborales automatizando las tareas de construcción y reduciendo la necesidad de mano de obra en entornos peligrosos. Esto puede mejorar la seguridad de los trabajadores y al mismo tiempo mitigar el impacto de la escasez de mano de obra.

Japón ya ha construido modelos de viviendas de emergencia en menos de 24 horas, con un costo de menos de 3 millones de yenes (alrededor de 20.520 dólares) y con poco o ningún equipo de construcción. Tvasta Manufacturing Solutions escribe en su blog que "una impresora 3D estándar puede producir una casa de 2000 pies cuadrados en menos de una semana, lo que representa 1/8 del tiempo total que se dedica hoy a construir una casa en funcionamiento". Al aumentar la eficiencia y disminuir la cantidad de tiempo requerido en el sitio, 3DCP alivia la demanda de grandes equipos de construcción en el sitio y durante períodos prolongados.

Un edificio impreso en 3D por Tvasta y el ejército indio. Imagen cortesía de Tvasta.

De cada cinco contratistas generales que se jubilan, sólo uno ingresa al campo. 3DCP fomenta un lugar de trabajo más seguro con horarios predecibles, ya que los empleados tienen la opción de trabajar en instalaciones cerradas cuando las condiciones climáticas son malas, lo que permite mejores condiciones de trabajo.

Además, el trabajo se puede localizar. Los métodos de construcción tradicionales y rígidos evitan la aprobación regulatoria en entornos remotos o hostiles, como áreas afectadas por desastres o áreas propensas a deslizamientos de tierra. La tecnología 3DCP puede crear hábitats, refugios o infraestructura en tales condiciones con menos empleados en una obra.

A medida que crece la adopción de 3DCP, los organismos reguladores y los estándares de la industria están evolucionando para adaptarse a esta nueva tecnología. Directrices y estándares más claros pueden proporcionar un marco que fomente la confianza en la construcción impresa en 3D.

Sin embargo, descubrir cómo evaluar estos edificios es el mayor desafío. Habrá una fuerte presión para la aprobación de estructuras impresas en 3D debido a la asequibilidad y los requisitos ambientales de la vivienda. Si bien se necesita más información sobre la evaluación de esta tecnología en códigos y estándares, organizaciones como NFPA, el Consejo Internacional de Códigos y UL pueden ayudar. UL ya ha publicado una propuesta marco para evaluar y aprobar edificios impresos en 3D.

A medida que más proyectos 3DCP ganan atención y visibilidad, aumenta la aceptación y la financiación para respaldar esta tecnología. Estas percepciones positivas y estudios de casos exitosos contribuirán a un cambio cultural más amplio hacia la adopción de métodos de construcción innovadores.

Ibon Iribar, Asesor de Inversiones e Innovación Abierta de CEMEX Ventures, explora y analiza en profundidad tecnologías avanzadas para la industria de la construcción y ayuda a identificar oportunidades de inversión y desarrollo de negocios con nuevas startups, proyectos y entidades del ecosistema de tecnología de la construcción en múltiples mercados. Ibon lidera los esfuerzos para el mayor desafío para las nuevas empresas de construcción, la Construction Startup Competition, y trabaja durante todo el año buscando las soluciones más innovadoras y prometedoras para invertir o colaborar, apoyando el desarrollo de las nuevas empresas y su crecimiento dentro del entorno construido.

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