"Construyendo el Futuro: Explorando el Potencial de la Impresión 3D en la Construcción"
La fabricación de productos sólidos tridimensionales a partir de un archivo digital asistido por ordenador se conoce como impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva.
En sus inicios, el término "impresión 3D" se refería al proceso de depositar capas sobre capas de un material aglutinante sobre un lecho de polvo utilizando cabezales de impresora de inyección. Sin embargo, la definición ahora abarca una gama más amplia de procesos de fabricación aditiva, incluida la fusión selectiva por láser y la fabricación aditiva por haz de electrones.
A principios de la década de 1980, el inventor japonés Hideo Kodama desarrolló dos técnicas aditivas para crear modelos de plástico tridimensionales, lo que dio origen a la idea de la fabricación aditiva. Creó estructuras impresas en 3D utilizando un polímero termoestable de fotocurado.
Acceda al informe de muestra (incluidos gráficos y figuras): https://univdatos.com/report/3d-printing-filament-material-market/get-a-free-sample-form.php?product_id=35768
¿Qué son las impresoras 3D?
En pocas palabras, las impresoras 3D emplean CAD (Diseño Asistido por Ordenador), que funciona con tecnología 3D para producir artículos 3D a partir de una variedad de materiales, incluidos plástico fundido, polvo y hormigón. Se puede crear una casa impresa en 3D utilizando una variedad de impresoras 3D, que varían en tamaño y diseño, desde pequeños modelos de construcción que caben en una mesa. Las impresoras 3D se dividen en tres categorías básicas y todas funcionan de forma algo diferente.
Tipos de impresoras 3D
· Estereolitográficas (impresoras SLA) : las impresoras 3D que utilizan la tecnología de estereolitografía (SLA) pueden convertir la resina líquida en plástico.
· Sinterización selectiva por láser (impresoras SLS) – Impresoras SLS (sinterización selectiva por láser): Estas impresoras sinterizan partículas de polvo de polímero en estructuras sólidas utilizando un láser.
· Modelado por deposición fundida (impresoras FDM) – Estas impresoras crean objetos en capas liberando filamentos termoplásticos fundidos a través de una boquilla calentada. El enfoque de construcción 3D es donde estas impresoras se emplean con más frecuencia.
¿Cómo se aplica la impresión 3D a la industria de la construcción?
Desde la década de 1980, se han planteado varias preguntas sobre la tecnología de impresión 3D. El avance del método en sí, que permite la construcción de objetos tridimensionales superponiendo capas sucesivas de material, le ha dado, sin embargo, una mayor relevancia. Este método de construcción es muy adaptable y puede utilizarse para construir elementos específicos del proyecto, así como una variedad de estructuras complejas en su totalidad, incluidas casas o espacios habitables, oficinas, puentes, muros, estructuras modulares, moldes de refuerzo, columnas, mobiliario urbano e incluso elementos decorativos.
Una parte importante del conocimiento necesario para implementar esta tecnología en la construcción proviene de la fase de diseño. La integración de la tecnología de impresión 3D es menos difícil porque el sector ya tiene experiencia con la fabricación asistida por ordenador y el BIM (Building Information Modeling) está floreciendo en el negocio de la construcción. Una impresora 3D obtiene la información necesaria de un programa CAD o BIM, y las máquinas comienzan a superponer niveles de material de acuerdo con las señales. Esto se puede hacer utilizando una variedad de materiales, los más populares de los cuales son una mezcla de arena, fibra, geo polímeros y hormigón.
Según una encuesta de Research and Markets, la impresión 3D ha avanzado de manera tan positiva en los últimos diez años que se prevé que su valor de mercado en la industria de la construcción alcance los USD $ 1.034.096,7 mil millones para 2028. Esto aumenta su tasa de crecimiento anual compuesto del 2021 al 2028 en un 91,5%.
Impresión 3D en la construcción a nivel mundial
La construcción y una mejor infraestructura son cada vez más demandadas, especialmente en las grandes ciudades. En comparación con 1800, cuando solo el 3% de la población vivía en ciudades, en 1900 había un 15% más de personas viviendo en ciudades. Para 2050, el Foro Económico Mundial prevé que dos tercios de la población mundial residirán en las principales ciudades, frente al 55% actual.
Actualmente, se están construyendo numerosas iniciativas gubernamentales que apoyan el uso de la impresión 3D a escala mundial. Dubái, donde el 25% de los edificios deben crearse con tecnología de impresión 3D para 2030, es una de las ciudades que opta por liderar el camino en esta carrera.
Exhibición 1
Exhibición 2
Tecnologías disponibles para la impresión 3D en la construcción
Extrusoras de brazo robótico
Las extrusoras de brazo robótico son populares entre las tecnologías de impresión 3D que se encuentran actualmente en el mercado. Esta técnica se denomina elaboración de contornos. Funciona de forma similar a una impresora 3D FDM de escritorio. Los rieles se configuran en un patrón que permite que el brazo robótico los atraviese capa por capa mientras extruye hormigón que sale de la boquilla. Este método de impresión 3D de edificios XL es el más popular.
Impresión 3D con arena
Los procesos de impresión 3D industrial como SLS (Sinterización Selectiva por Láser) y Jet Fusion son comparables al procedimiento 3D que se explica aquí. El primero en ponerlo a prueba con su impresora 3D D-Shape fue el arquitecto italiano Enrico Dini. Antes de cementar la forma de la construcción utilizando un aglutinante, la máquina recubre la superficie con polvo de arena. Esto es comparable al funcionamiento de una impresora 3D de metal.
Tecnología del metal
WAAM (Fabricación Aditiva con Arco de Alambre) fue desarrollado por la startup holandesa MX3D para estructuras más fuertemente estresadas como puentes. La empresa combinó un robot industrial y una máquina de soldar, y el resultado fue una impresora 3D que funcionaba con un software creado especialmente para la tarea. El robot tiene una configuración de 6 ejes para la impresión 3D de estructuras metálicas.
Beneficios de la impresión 3D para la construcción
· Mayor flexibilidad de diseño – La creación de diseños complejos es una dificultad arquitectónica importante que la impresión 3D puede abordar. Los programas informáticos que se pueden programar para llevar a cabo diseños complejos y difíciles son utilizados por las impresoras 3D de construcción.
· Adaptación al BIM – BIM Mediante el uso de la tecnología 3D, el modelado de información de construcción ha transformado el diseño de edificios. Muestra imágenes de enormes edificios y estructuras antes de que se construyan realmente. Este avance puede ser avanzado por la impresión 3D de construcción mediante la integración con BIM y la ejecución de diseños complejos con una precisión casi perfecta.
· Reducir el error humano – La base de la impresión 3D es el funcionamiento automatizado preprogramado, libre de la influencia humana. Esto esencialmente elimina los errores provocados por las personas. Además, las impresoras 3D no requieren mucha supervisión humana.
· Ayuda a la construcción de edificios ecológicos – El tipo de construcción más popular está cambiando rápidamente para ser ecológico. Las empresas de construcción han comenzado a utilizar métodos de construcción ecológicos como resultado de la creciente conciencia sobre el cambio climático. Mediante el uso de materiales de construcción desechados y reutilizados para producir estructuras impresas en 3D, las impresoras 3D pueden desempeñar un papel importante en este esfuerzo.
Desventajas de las construcciones impresas en 3D
· Alto consumo de energía – Las impresoras 3D utilizan más electricidad que cualquier otra técnica de construcción tradicional. Además del coste medioambiental de la producción de electricidad con una capacidad tan alta, satisfacer una demanda tan grande de energía es caro.
· Las impresoras 3D son caras – Actualmente no es económicamente factible utilizar la impresión 3D porque la tecnología aún está en sus inicios. La inversión inicial necesaria para crear una instalación de impresión 3D para la construcción de estructuras es importante y, en su configuración actual, es demasiado caro implementarla en el sector de la construcción primaria.
· Escasez de materiales – Los suministros de construcción regulares no se pueden utilizar con impresoras 3D. Una impresora 3D requiere materiales especializados, que aún no se utilizan ampliamente. Debido al importante aumento del coste del material debido a la escasez y a la costosa impresora, no es factible emplearlo para la construcción a gran escala.
Tamaño del mercado de la impresión 3D en la construcción
1. Casa familiar impresa en 3D en Moscú
Una casa impresa en 3D fue construida en Moscú por la empresa tecnológica estadounidense Apis Cor. La casa es la primera de su tipo en utilizar la automatización en la construcción de viviendas y es idéntica a cualquier otra estructura de hormigón. El coste total de la construcción fue inferior a 10.000 dólares.
2. El edificio impreso en 3D más grande del mundo en Dubái
Recientemente, ha habido nuevos avances tecnológicos en Oriente Medio, especialmente en los Emiratos Árabes Unidos. El Libro Guinness de los Récords Mundiales ya ha verificado la afirmación de Emirates Tower Complex de que es el edificio impreso en 3D más grande del mundo, continuando esta tendencia en la impresión 3D. El edificio de dos pisos, que fue construido por Apis Cor, tiene una superficie de 640 m2 y una altura de 9,5 m.
3. Casas impresas en 3D en Norteamérica y el Caribe
Las comunidades de todo el mundo y las organizaciones sin ánimo de lucro están empleando la tecnología de impresión 3D de hormigón para resolver la crisis de la vivienda asequible. Por ejemplo, New Story, una organización sin ánimo de lucro, construyó la primera casa impresa en 3D de México en un tiempo récord de 24 horas. Desde entonces, la empresa ha construido vecindarios con 2.000 casas, todas ellas construidas con la técnica de construcción de impresión 3D.
El futuro
Un número creciente de proyectos en todo el mundo demuestran que las estructuras de impresión 3D tienen el potencial de ser una tecnología revolucionaria que cambiará la industria y abordará varios problemas que actualmente aquejan al sector de la construcción. El nivel de ambición es enorme; por ejemplo, se espera que el 25% de las nuevas estructuras en Dubái se impriman en 3D para 2030. Por decirlo suavemente, el uso de la impresión 3D en el sector de la construcción tiene un futuro prometedor.
Conclusión
La industria de la construcción está preparada para la innovación, a pesar de que la impresión 3D todavía tiene muchos problemas persistentes. Los métodos de construcción tradicionales pueden ser ineficientes, costosos, consumir mucho tiempo y ser perjudiciales para el medio ambiente. Gracias a la precisión, la velocidad y la fiabilidad de la impresión 3D, los ingenieros civiles tienen numerosas oportunidades para abordar estos desafíos y quizás facilitar y hacer más asequible el diseño y la construcción de estructuras habitables.
Autor: Sonu Kumar Sah
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