Airlement: con impresión 3D materiales de construcción ligeros a partir de... residuos

La Imprimir 3D puede hacer una enorme contribución al desarrollo de unaedificio sustentable, empezando por la posibilidad de experimentar con materiales nunca antes utilizados y probar nuevas técnicas constructivas capaces de reducir consumos y emisiones.

un investigador de Politécnico Federal de Zúrich utilizó esta tecnología automatizada para producir nuevos elementos aislantes ligero, completamente libre de cemento, elaborado a partir de espumas minerales derivadas de residuos industriales. Este espuma mineral, que puede reutilizarse innumerables veces, se procesa capa a capa gracias a una impresora 3D del tamaño de una habitación.

El primer prototipo del proyecto. Airlement Se trata de una columna de esquina monolítica de dos metros de altura, compuesta por cuatro segmentos impresos en 3D unidos por un simple mortero y cubiertos con yeso blanco sin cemento.

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Construcción sostenible e impresión 3D: esta es la investigación de la ETH

laedificio sustentable tiene innumerables declinaciones: el desarrollo de materiales inteligentes y nuevos métodos de construcción, la uso del reciclaje y la reutilización de recursos son elementos fundacionales de una nuevo enfoque a construcciones dictadas, ante todo, por la necesidad de diseñar y habitar espacios diseñados para estar en armonía con la naturaleza.

Los edificios más sostenibles son aquellos que permiten fomentar una uso más racional de recursos gracias a la eficiencia energética, sino también aquellos que logran combinar sostenibilidad ambiental y social y que prometen poder construir sin recurrir a procesos muy costosos en recursos y energía.

En este contexto, se desarrollo de nuevos materiales y las técnicas constructivas adquieren un papel protagonista, capaces de integrar las ambiciones de los científicos y las necesidades de un mercado global que, aunque muy variado, ya no puede dejar de responder a las necesidades de un planeta en dolor.

Una de las últimas innovaciones sobre el tema proviene deLaboratorio Arch Tec de investigación y robótica en la ETH, en el campus de Hönggerberg. Aquí, el investigador Patricio Bédarf, que trabaja en el grupo Tecnologías de construcción digitales del profesor Benjamín Dillenburger, ha estudiado un método para producir elementos constructivos aislantes ligeros de materiales reductores de formas complejas gracias a la impresión 3D.

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Una impresora tridimensional del tamaño de una habitación

La 3D Impresora utilizado por Patrick Bedarf es tan grande como una habitación entera: numerosos brazos robóticos cuelgan del techo de la sala principal del Arch Tec Lab, mientras que en el suelo, sobre plataformas de trabajo y cajas de madera, cobran vida extrañas criaturas similares a esculturas de arena. .

"Los robots pueden moverse con precisión a cualquier punto de la habitación.“, explica Bedarf. “Planificamos la ruta y especificamos dónde deben viajar y a qué velocidad, así como cuánto material debe fluir desde el cabezal de la impresora, a qué hora y dónde debe depositarse..

Con este ingenioso sistema, el investigador de ETH creó el primer prototipo del proyecto Airlement, un colonna Esquinera monolítica, de dos metros de altura, compuesta por cuatro segmentos impresos en 3D y unidos con mortero.

I cuatro segmentos de la columna son ligeros, fáciles de levantar manualmente para apilarlos uno encima del otro: "Las piezas de construcción pueden simplemente imprimirse en la fábrica, transportarse al sitio de construcción y colocarse donde sea necesario.“, explica Bedarf.

"Para hacer que el componente sea más robusto, el núcleo hueco se puede fundir con espuma mineral de alta densidad, lo que lo hace lo suficientemente fuerte como para actuar como estructura portante.”. Pero no es sólo la técnica lo innovador del proyecto de Bedarf.

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Airlements, los "ladrillos" fabricados con las cenizas de los altos hornos

Para crear los Airlements, Patrick Bedarf utilizó un material aislante sostenible producido por el spin-off de ETH FenX: uno espuma mineral elaborado a partir de residuos industriales reciclados, en particular de Ceniza voladora obtenido de los procesos de combustión de altos hornos industriales.

"Este material ya ha pasado por el primer ciclo de material y puede simplemente ser reciclado después de su uso”, explica Bedarf mientras desmenuza un trozo del nuevo material entre sus dedos: una vez pulverizada, la espuma está lista para ser reutilizado.

“Si la parte del edificio ya no es necesaria”, dice el investigador, “puede ser completamente triturado y reducido a polvo, listo para transformarse en nueva espuma”. Y está completamente libre de cemento, al igual que el yeso utilizado para el tratamiento final.

Cada prototipo viene impreso en menos de una hora y se dejó secar durante una semana dentro del ambiente de producción, a temperatura controlada entre 20 y 28 grados centígrados y con una humedad del 20 al 70 por ciento.

Para comprobar el correcto ajuste de humedad y temperatura, Patrick Bedarf construyó una cámara climática especial, una gran estructura transparente en forma de tienda de campaña en cuyo interior el robot impresor se mueve siguiendo un camino predefinido.

Este método de producción, subraya el investigador, no requiere ningún procesamiento especial alta intensidad energética"Se trata de un avance respecto a trabajos anteriores con espumas sin cemento, que debían endurecerse con cemento o posteriormente curarse a altas temperaturas en el horno..

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Construcción sostenible y económica gracias a la automatización

El nuevo método mediante impresión 3D permite usar menos material: por ejemplo, no requiere el uso de encofrados para el vaciado, una estructura que sólo puede reutilizarse parcialmente y que hoy puede eliminarse directamente de la lista de recursos necesarios.

La combinación de la impresión 3D y robótica permite fabricar de forma muy económica partes enteras de edificios hechos a medida: “Sin automatización”, explica el investigador, “Los métodos de construcción tradicionales que ahorran materiales requieren mucho tiempo y son costosos, especialmente debido a los costos de mano de obra..

Patrick Bedarf seguirá desarrollando el proyecto en colaboración con FenX, que dedicará una línea de producción completa a Airlements: “Analizaremos en profundidad la capacidad portante y las propiedades aislantes.”, explica Bedarf, “determinar cómo actúa este material como elemento de pared en una habitación cerrada.

"Mediciones infrarrojas”, concluye el investigador, “Nos ayudarán a determinar dónde se podría mejorar aún más el aislamiento térmico y cómo eliminar los puntos débiles ajustando la ruta de impresión..

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