DE VIVIENDA CONTEMPORÁNEA CON

Impresi N 3d En La Ciudad De Medell N

La impresora Vulcan 2, se ha diseñado específicamente para edificios de una sola planta. En cuanto a las especificaciones técnicas, la impresora 3D tendrá una altura de 3,5 metros y debería ser capaz de crear paredes de 2,6 metros. Esta vivienda en cuanto a la anchura, las piezas se extienden hasta 8,5 metros, con una longitud de impresión aparentemente infinita. Los muros miden 2.4 metros de alto y alcanzan los 8.5 de ancho. Las puertas y ventanas, que no son impresos, son instalados más tarde.

“Este prototipo cuenta con paredes curvas que crean una autoestabilidad estructural, y sus esquinas curvas brindan recorridos suaves y naturales.

Las puertas y ventanas están colocadas para enmarcar el paisaje exterior, mientras que el lucernario y las aberturas al este favorecen el paso de la luz natural difusa, reduciendo la necesidad de iluminación artificial. El diseño de la pared impresa en 3D y su calidad biofílica inherente transmiten un patrón ordenado, pero no rígido, que evoca una sensación de arraigo natural y de refugio atemporal.” (House Zero: la nueva casa «con curvas» impresa en 3D de ICON 2022).

Con una mezcla a base de cemento llamada Lavacrete se realizaron las paredes de la casa, este material garantiza la máxima protección térmica de la envolvente, al tiempo que reduce el tiempo de construcción y, sobre todo, los residuos. El uso de la madera para el techo y el interior ha transformado la casa en un lugar cómodo, bonito, acogedor y sostenible.

Fabricada con tierra cruda, que combina las prácticas vernáculas y los principios bioclimáticos junto con la utilización de materiales naturales locales.

Caso de estudio: Casa Tecla

Cualidades Espaciales Y Condiciones F Sicas

TECLA (que toma su nombre de Technology and Clay) se construyó en Massa Lombarda (RA) con Crane WASP, la última impresora 3D WASP para el sector de la construcción.

Impresora: Crane Waps - Caso de estudio: Casa Tecla

TECLA (que toma su nombre de Technology and Clay) se construyó con Crane WASP la última impresora 3D WASP para el sector de la construcción.

La casa impresa en 3D con tecnología TECLA de 60m², ubicada en Massa Lombarda, Italia, diseñada por Mario Cucinella Architects, y fabricada con tierra cruda, que combina las prácticas vernáculas y los principios bioclimáticos junto con la utilización de materiales naturales y locales, consta de una zona de estar con cocina y una zona de noche que incluye servicios. El mobiliario (en parte impreso en tierra local e integrado en la estructura de tierra cruda, y en parte diseñado para ser reciclado o reutilizado) refleja la filosofía de un modelo de casa circular.

Este prototipo de vivienda se compone de dos espacios que tienen continuidad por medio de curvas que llevan a encontrarse con dos lucernarios circulares que permiten el ingreso de ‘‘luz cenital’’.

Consta de una zona de estar con cocina y una zona de noche que incluye servicios. El mobiliario (en parte impreso en tierra local e integrado en la estructura de tierra cruda, y en parte diseñado para ser reciclado o reutilizado) refleja la filosofía de una modela de casa circular.

“Se tuvo en cuenta la ubicación de la implantación de la vivienda para responder a las condiciones climáticas locales y el relleno de la envolvente se optimiza paramétricamente para equilibrar la masa térmica, el aislamiento y la ventilación en función de las necesidades climáticas.”

(Pintos, s.f.)

Este prototipo de vivienda se compone de dos espacios que tienen una continuidad por medio de curvas que llevan a encontrarse con dos lucernarios circulares que permiten el ingreso de “luz cenital”.

“La forma atípica, desde la geometría hasta las nervaduras exteriores, permitió el equilibrio estructural de la construcción -tanto durante la fase de impresión en 3D de la envoltura como tras la finalización de la cubiertadando vida a un diseño orgánico y visualmente coherente.” (Pintos, s.f.)

Analizando diferentes proyectos que tienen como finalidad brindar a los usuarios mejores alternativas en precios y habitabilidad, también se tiene como prioridad ofrecer el bienestar en espacios reducidos, implementando estrategias bioclimáticas, de ahorro energético y aprovechamiento de los recursos locales y características del entorno, es así como estas soluciones innovadores resignifican las estrategias arquitectónicas con geometrías diferentes que pretenden cumplir con las exigencias del mercado y satisfacer las necesidades humanas de quienes habitaran estos espacios.

Estos métodos de construcción innovadores además de ofrecer facilidad en la construcción, beneficia aspectos de confort humano, ya que reduce el esfuerzo físico, y brinda soluciones rápidas y adaptables a diferentes factores climáticos, suelos y perfiles urbanos, ya que son adaptables a las costumbres y cultura de los usuarios. Analizadas las impresoras y pensando en una posible utilización de estas técnicas en la ciudad de Medellín para la construcción de vivienda, se llega a la conclusión en cuanto a su cualidades espaciales y condiciones físicas, que es fácil realizar replica de acuerdo a su forma arquitectónica y áreas pequeñas, las cuales se adaptarían a las condiciones de terreno en ladera y espacios reducidos, también respecto a los materiales utilizados, ya que el predomina el concreto y también se permiten componentes naturales o propios de la región donde se construya.

Se examinan los tipos de instalación de dos impresoras, una por brazo robótico, como se observa en la impresora Frank, e impresora BatiPrint, o por medio de instalación de pórtico como se emplea en las impresoras Crane Wasp y Vulcan 2; para las impresoras de tipo pórtico se requiere de una explanación del terreno antes de su instalación, lo que hace que las impresoras de brazo robótico en este caso la tipo Frank o Batiprint, sean más fáciles de utilizar en Medellín por su fácil adaptación en la topografía del lugar.

3.3

MATERIALIDAD E IMPACTO AMBIENTAL de las

impresoras 3D

Las impresoras 3D no solo han resaltado por su eficiencia en diferentes variables de la construcción como tiempo y dinero, sino que además han mostrado grandes avances para generar construcciones con menor desperdicio, mayor aprovechamiento, utilidad de materiales alternativos y un menor impacto ambiental que las técnicas constructivas tradicionales. A continuación, veremos 4 tipos de impresoras 3D analizando los distintos tipos materiales que pueden usarse posiblemente y el impacto ambiental antes, durante, posterior y finalización de la construcción de vivienda, además del consumo energético durante el tiempo de construcción para determinar cuál es más eficiente en esta variable y subsiguiente para el uso de construcción de vivienda en la ciudad de Medellín.

Impresora: Frank

Esta impresora utiliza dos materiales característicos, la fibra de vidrio y el hormigón; los cuales pueden usarse para imprimir como primer uso o como segunda vida. La fibra de vidrio es el material reciclado usado mayormente en la impresión 3D, y la impresora Frank puede reutilizarlo en las siguientes fases del proyecto: En la fase del antes, se usa propiamente como material reutilizado dándole una segunda vida; en la fase durante la construcción se puede ir reutilizando a medida que este va dejando desperdicio en forma de polvo, el cual puede volver a procesarse para crear nuevamente una fibra que pueda ser impresa; en la fase posterior a la construcción es donde este material presenta mayores inconvenientes para ser reutilizado, pues el proceso de adaptación del material genera un mayor consumo de energía y una serie de emisiones de gases efecto invernadero que no son tan beneficiosos para el medio ambiente; y por último en la destinación final este material vemos que no se descompone, y de no ser adecuada su destinación final puede producir emisión de gases efecto invernadero como dióxido de carbono o metano; esta variable se nivela al ver que la vida útil de este material oscila entre los 450 años y que es 100% reutilizable.

En el caso del hormigón, se usa una mezcla común de arena y cemento, y al mismo tiempo recoge ciertos aditivos que incluye en su composición. Acelerando también la fijación de la fuerza de la mezcla y aumentan su viscosidad. Se usa también la mezcla basada en yesos y geopolímeros. Debido a que la mezcla de hormigón solo admite temperaturas superiores a los 5°C, se debe realizar bajo una carpa. Con los geopolímeros se puede imprimir en condiciones más extremas. Las ventajas de estos materiales es que tienen menos huella de carbono que el Cemento Portland. El hormigón impreso tanto en la fase inicial y posterior de la construcción pueden ser reciclados para la reutilización de una misma manera, a través de un proceso de triturado en el que solo un 75% del material sería útil para procesar y generar nuevamente el polvo para mezclar y posteriormente ser impreso; en la fase durante tiene un método de reciclado parecido a la fibra de vidrio, donde el polvo que va quedando de desperdicio puede ser procesado para su uso nuevamente; en la destinación final del material ese 25% de material que no puede ser reciclado puede terminar en escombreras o en procesos de reutilización para otras impresoras 3d que permiten la impresión de materiales con triturados menos granulados.

Finalmente, en cuanto a consumo energético, la impresora Frank consume el promedio de una impresora 3D, 225 w por hora y teniendo en cuenta que para realizar una construcción de 38 m2 la impresora solo requiere 24 horas, el total seria de 5.400 w este consumo energético se ve compensado a comparación de lo que pueden consumir las herramientas tradicionales en una construcción en tiempo extendido.

Impresora: Crane Wasp

La impresora Crane Wasp es la que cuenta con mayor flexibilidad en cuanto a materiales reciclados o del entorno cercano a la construcción, ya que cuenta con una boquilla apta para imprimir materiales extraídos del lugar de origen como la tierra, el barro y la arcilla, además también Figura cuenta con la capacidad de extrusión de materiales como concreto convencional y concreto de origen biológico. Al agregar brazos de impresión al módulo, se obtendría un sistema de fabricación sin fin, de ahí el nombre «impresora 3D Infinita».

Los materiales como la tierra, el barro y la arcilla podemos encontrarlos en el lugar de construcción, pues son elementos que normalmente son desechados de las excavaciones que se realizan para explanar los terrenos. Estos se pueden analizar juntos en las diferentes fases, pues lo único que variaría en el proceso sería el material en sí. En la fase de antes, después y destinación final podemos encontrar dos casos, el primero que el material sea extraído en el lugar de la construcción siendo su primer uso y que su destinación final al cumplir su vida útil sea volver a su origen ya que estos materiales al no tener un proceso de modificación invasivo pueden retornar fácilmente a su lugar de origen sin causar un impacto ambiental significativo; o en segunda instancia el material puede ser reutilizado en nuevas impresiones, es decir, es 100% reutilizable.

En cuanto al concreto convencional, como su nombre lo indica, es la mezcla usada comúnmente, con propiedades como manejabilidad en estado fresco, y con el tiempo de endurecido suficiente cohesividad. Por último, el concreto de origen biológico es un nuevo material, desarrollado por los miembros del grupo de Ingeniería de la Construcción de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), que favorece el crecimiento biológico en su superficie, concretamente ciertas familias de microalgas, hongos, líquenes y musgos.

Este hormigón está realizado a partir de dos materiales a base de cemento. El primero es el hormigón convencional carbonatado, basado en el cemento Portland y el segundo es un cemento de fosfato de magnesio, conglomerante hidráulico de rápido fraguado. Para la obtención de este nuevo material ha sido necesario no solo modificar el pH de la mezcla, sino que se han modificado otros parámetros relativos a la porosidad y a la rugosidad superficial para favorecer la bioreceptividad del material. El nuevo hormigón “verde” consigue el crecimiento directo de los organismos por ser un elemento multicapa formado por las siguientes capas:

- La capa estructural, encargada de resistir las acciones sobre la estructura.

- Una capa de impermeabilización situada sobre la anterior, la cual sirve de protección ante el paso del agua hacia la capa estructural para evitar que pueda deteriorarse.

- Una capa biológica, que va a permitir la colonización y tiene capacidad para captar y almacenar el agua de la lluvia, esta capa facilita el desarrollo de los organismos biológicos.

- Una capa de revestimiento, discontinua que hará la función de impermeabilización inversa, permitiendo la entrada del agua de la lluvia y evitando su pérdida conduciendo la salida del agua donde interese obtener crecimiento biológico.

El nuevo material tiene muchas ventajas medioambientales, gracias al recubrimiento biológico va a absorber, y en consecuencia reducir el CO2 de la atmósfera, purificando el aire en su entorno, además de contribuir al mantenimiento de la biodiversidad. Tiene capacidad para captar la radiación solar y podrá regular la conductividad térmica en el interior de los edificios; y la más evidente, será una alternativa ornamental que permitirá decorar la fachada de los edificios o la superficie de las construcciones con diferentes acabados y tonalidades cromáticas.

A todo lo anterior se le puede sumar como puntos a favor, que, a materiales como la tierra, el barro y la arcilla, al poderse obtener del mismo lugar o entornos cercanos, se reducen efectos de impacto ambiental que adicionalmente podrían causar el transporte de estos materiales del lugar origen al lugar de trabajo, teniendo en cuenta que los vehículos usados para este traslado suelen ser volquetas las cuales sus emisiones de dióxido de carbono son bastante altas comparadas a vehículos promedio.

Finalmente, en cuanto a consumo energético cabe destacar que la impresora Crane Waps no solo es una de las impresoras 3D más grande del mundo, sino que también fueron diseñadas para poder funcionar utilizando energía solar, eólica o hidroeléctrica, por lo cual su consumo energético no impacto ambiental y pueden construir en lugares donde no se cuenta con electricidad.

Impresora: Vulcan 2

Para el proceso de impresión con la Vulcan 2 se desarrolló un nuevo material llamado lavacrete, el cual es a base de concreto, pero mucho más solido por lo cual no tiende a deformarse mientras esta seca; esta mezcla patentada por los creadores de la vulcan aun no cuenta con datos sobre como seria su disposición final o proceso de reutilización posterior a la construcción, puesto que es un material nuevo que aún no ha llegado a estas fases para tener datos claros sobre este impacto.

El material está diseñado para resistir el fuego, el viento, las inundaciones y ser más duradero que los materiales de construcción tradicionales.

La serie LavaCrete son hormigones poliméricos de alto rendimiento, los cuales se pueden aplicar y poner en servicio el mismo día de aplicación, y curar a temperaturas de hasta 40° F. Son productos caracterizados por rapidez de instalación y la gran resistencia química. Los productos específicos de hormigón polímero LavaCrete incluyen:

- Serie 469, hormigón polimérico sin retracción y de alto rendimiento a base de epoxi, para el reacondicionamiento en condiciones de baja temperatura donde se requiere una resistencia avanzada a la corrosión.

- Serie 479, hormigón polimérico no retractable de grado premium con base epoxi para una mayor resistencia química y una rápida puesta en servicio en condiciones regulares y de baja temperatura.

- Serie 489, hormigón polimérico a base de ésteres de vinilo de alta calidad para la reconstrucción de bombas y plataformas en zonas con ácidos y cáusticos fuertes.

Los hormigones poliméricos LavaCrete ofrecen una adherencia tres veces superior a la del hormigón normal cuando se aplican sobre superficies preparadas de acuerdo con las directrices técnicas SSPC-SP13/NACE

6 Surface Preparation of Concrete e ICRI. LavaCrete resiste el choque térmico y la contracción y puede instalarse hasta 10 pulgadas en un solo vertido. Una vez que el hormigón polimérico está en su lugar, no se requieren recubrimientos adicionales.

En cuanto a la fase de antes y durante la construcción los datos de impacto ambiental son más precisos generando casi cero desperdicios al ser un material más sólido, la impresión con este material evita un total de 24 toneladas de desperdicio por casa construida, que hechas en sistemas constructivos tradicionales si existieran y se tendría que pensar en una disposición final.

En consumo energético esta impresora tiene bajo niveles de consumo con un promedio de 50 w por hora, así una vivienda de 100 m2 construida en 47 horas consumiría un total de 2.350 w, aproximadamente la mitad de lo que consumiría una impresora 3D promedio.

Impresora: BatiPrint 3D

Esta impresora funciona imprimiendo tres capas de material, dos de espuma de polímero del tipo expansivo y una de concreto. En este caso al mezclarse estos dos tipos de materiales la reutilización se vuelve casi nula, ya que uno de los pocos procesos que permite la reutilización de espuma de polímero es por medio de un proceso mecánico que despedaza el material para posteriormente juntarlo con material nuevo y crear bloques de EPS hasta con un 50% de material reciclado; pero al estar este polímero mezclado con concreto pierde las propiedades para poder pasar por este proceso, ya que no existe actualmente un proceso que permita separar esta mezcla de concreto y polímero.

La espuma de polímero del tipo expansivo es un material plástico poroso formado por una agregación de burbujas. No contiene sustancias de poder cancerígeno que representen algún peligro, siendo inocuo para el ser humano. También es denominado poliuretano proyectado, debido a la forma en la que se suele aplicar sobre superficies. Se forma básicamente por la reacción química gaseosa de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera dióxido de carbono, gas que va formando las burbujas. Es una reacción con expansión del volumen de líquido. Considerando que los cauchos de poliuretano sólidos son productos especiales, las espumas de poliuretano son ampliamente utilizadas y materiales bien conocidos. En muchos aspectos, la química de estas espumas es similar a la de los cauchos tipo Vulkollan, excepto que las reacciones con evolución de gas se les permite realizar de forma concurrente con el alargamiento de la cadena y cruz / vinculación. Aunque líquidos volátiles también se utilizan con espumas rígidas y para espumas flexibles de baja densidad, el gas para la espuma flexible es normalmente dióxido de carbono producido durante la reacción del poliol, isocianato y otros aditivos. Las primeras espumas se producen mediante el uso de poliésteres que contienen grupos carboxilo. En definitiva, es una reacción bastante compleja cuyo mecanismo de reacción no es del todo conocido. La composición de la espuma de poliuretano es un producto cuya composición es petróleo y azúcar, formándose una espuma rígida con más de 90% de las celdas cerradas y un alto coeficiente de aislación térmica entre 0,019 y 0,04 W/m.K Posee rigidez estructural, baja o nula absorción de humedad, buena relación aislamiento/precio y una gran adherencia por lo que necesita material adherente. Tiene su aplicación, en zonas difíciles, a través de pistolas. Esto ocurre en los paneles Sándwich por ejemplo donde se introduce, mediante pistola, entre dos capas metálicas. Por lo que se concluye que es maleable y además es ligero.

Para este caso el impacto ambiental solo se ve al reducir en la cantidad de desechos, ya que optimiza la cantidad de material que será usado y en cuanto a consumo energético, al igual que en la impresora Frank consume 225 w por hora, ya que la impresora se debe calentar un poco más de lo habitual para poder manipular el polímero y posteriormente ser impreso.

Después de analizar las distintas impresoras encontramos que hay 1 gran similitud entre las impresoras y las técnicas utilizadas y es que 2 de las impresoras trabajan en base a concretos, y dos de las impresoras a base de materiales orgánicos. A pesar de tener distintas composiciones químicas, dan un resultado similar en cada impresión que se realiza no sólo visualmente, sino también en su resistencia condiciones físicas externas y condiciones internas.

En cuanto al impacto ambiental teniendo en cuenta la materialidad y el consumo energético, podemos hacer una lista de 1 a 4, siendo 1 la que genera menor impacto y 4 la opción menos factible entre todas por su mayor impacto ambiental.

Visualizando las siguientes tablas, donde se resumen los datos contenidos en el análisis anteriormente, podemos concluir que en cuestiones de impacto ambiental, la impresora Crane Waps se lleva el puesto número 1, en cuanto a la variable de impacto ambiental y materiales sería la más óptima para ser usada en construcción de vivienda en Medellín, ya que no solo tiene la capacidad de funcionar con energías limpias, sino que también sus materiales son 100% reciclables al ser materias primas extraídas directamente de la tierra, y teniendo en cuenta que las zonas hábiles de la ciudad para construcción de viviendas se resumen a laderas, esta impresora tendría la ventaja de poder utilizar el material in situ, es decir, el mismo material resultante de aplanar el terreno puede ser usado para la construcción de la vivienda.

En segundo lugar podemos ubicar la impresora Frank al contar con un porcentaje de 75% de reutilización de sus dos materiales en todas las fases y tener un consumo medio de energía; en el tercer lugar estaría la Vulcan 2 que aunque su porcentaje de reutilización de material sea solo del 50%, el consumo energético es de un aproximado de 50 w siendo bajo al no requerir un alto porcentaje de calentamiento en los materiales para la impresión; y finalmente el último lugar es para la Batiprint con un consumo medio de 225 w por hora pero con la desventaja de que la mezcla de sus materiales imposibilitan una futura reutilización.

Aun así, todas las impresoras analizadas siguen generando tanto menor impacto ambiental en consumo energético como en desperdicios de materiales comparándose estos porcentajes con los de la construcción tradicional.

En este grafico se puede observar los porcentajes de reutilización de las diferentes fases de impresión de las cuatro impresoras analizadas, es decir, se mide de 0 a 100% la capacidad de los materiales que cada impresora usa para ser reciclado tanto en la fase de impresión, como de desperdicios, de desconstrucción y la fase de destinación final; donde 100% indica que este material es completamente reutilizable después de cada uno de estos procesos.

Como se puede ver en la tabla la impresora Crane Waps es la única que alcanza el 100% puesto que su principal material es el barro, la arcilla o la tierra que son biodegradables y no generan impacto ambiental, además de utilizar materiales complementarios más específicamente fibras como la de arroz, que siguen siendo materias primas de origen vegetal.

Caso contrario tenemos la impresora batiprint que cuenta con solo 5% de reutilización del material, al usar poliestireno expandido como uno de los principales materiales, el cual proviene de materias primas no renovables por lo cual a medida de su uso pierde características físicas que imposibilitan su reutilización y no queda mas que darle una destinación final donde tardara cientos de años en descomponerse.

En este grafico observamos la cantidad de W (watts) por hora que consume cada impresora en funcionamiento, iniciando la medición con impresoras de cero consumos, es decir, que funcionan a base de energías limpias como energía solar, hidráulica y eólica; un rango bajo de 50 a 200 W/H, un rango medio de 200 a 860 w/H y finalizando un rango alto de 860 a 1000 W/H.

Si bien ninguna impresora de las analizadas alcanza un rango alto de consumo energético gracias a que son medios más eficientes a comparación de lo que se consumiría en una construcción tradicional, si nos encontramos con una alternativa que supera las expectativas como es la impresora Crane Waps, ya que puede funcionar con energías limpias, permitiendo ser instalada en zonas donde aun no hay un cableado para el abastecimiento energético además de generar menor gasto económico a largo plazo, permitiendo hacer una inversión inicial en la adquisición de la impresora que puede ser recuperado a menor plazo, todo esto se le suma a que su impacto ambiental en cuanto a esta variable seria nulo.

En Medellín 3.4

Impresi N 3d

En el año 2017, según el informe de la ONU, Medellín es considerada la ciudad más densamente poblada de Latinoamérica y la tercera en el mundo; con un aproximado de 19,700 personas por kilómetro cuadrado, es decir, una ciudad bastante compacta.

Según Jorge Pérez, arquitecto y urbanista, en el año 2017:

Una ciudad más densa o más compacta, como es el caso de Medellín, en principio significa que es una ciudad que capitaliza mejor sus infraestructuras y oferta de servicios, transporte, salud y educación, para mayor cantidad de población en un área acotada (párr. 4).

Explicando que densidad en urbanismo significa mayor cantidad de población y área construida concentrada en menos territorio, tal y como lo dicen las estadísticas, más personas en menos kilómetros cuadrados a comparación de otras ciudades.

Pero allí no acaba todo, el arquitecto también indica que esta concentración de personas se da más hacia las periferias y que a su vez estas están más aisladas de los equipamientos ubicados en el centro, considerada el área menos densa; tal connotación tiene sentido al analizar los usos de esta zona de Medellín, mayor mente comercial, administrativa e industrial.

Teniendo en cuenta la información anteriormente expuesta y que la topografía de Medellín se compone de un valle, donde la zona céntrica es destinada a usos varios y las laderas inmediatas ya están pobladas y con uso definido, primando la vivienda, pareciera que a la ciudad solo le queda crecer en altura; a todo esto se le suma una crisis de vivienda contemporánea, es aquí donde nos preguntamos ¿las viviendas en impresión 3D podrían ayudar a solucionar y generar un impacto positivo en la ciudad?

Analizando el problema más de cerca, hay un alto flujo poblacional lo que aumenta la demanda de vivienda, pero la ciudad está a punto de quedarse sin dar abasto, puesto que la construcción tradicional requiere de una planeación y ejecución a largo tiempo, que refiriéndonos a una vivienda en ladrillo convencional de 50 m2 podemos hablar de un aproximado de 3-4

Zona Altamente Constru Da En Medell N

meses contando con al menos tres personas en obra, mientras que si hablamos de un edificio mediano de entre 5 a 7 pisos el tiempo que se puede traducir en años donde la ciudad sin duda no va parar de crecer

Haciendo una analogía entre el tiempo de una construcción tradicional de una vivienda de 50 m2 son 4 meses y una vivienda en impresión 3D de 60 m2 producida en 24 horas; vemos que en el tiempo de construcción de una vivienda tradicional se pueden construir un aproximado de entre 110 a 120 viviendas de impresión 3D, sin duda estas cifras nos hacen pensar en la impresión 3D como una alternativa.

Viendo el panorama de lejos, no solo es el tiempo; encontramos otra variable que dentro de poco limitara las construcciones, el espacio. Construir edificaciones de considerable altura en las laderas disponibles de la ciudad no suena la mejor opción, no solo elevaría los costos por su complicada estructura, si no también ¿qué tan seguro seria?; sin duda la ciudad debe seguir creciendo en altura, pero la impresión 3D puede ser la solución para aprovechar dichos espacios en ladera y sobre todo en optimización de tiempo y rendimientos para lograr abastecer la demanda de vivienda en la ciudad.

Zonas

Dicho todo esto, contamos con variables previamente analizadas sobre que impresora sería más efectiva para la impresión de viviendas en Medellín y ver de qué forma seria este proceso; dichas variables son: procesos técnicos y factores externos de las impresoras 3D; cualidades espaciales y condiciones físicas de viviendas en impresión 3D; materialidad e impacto ambiental de las impresoras 3D. La impresión de viviendas contemporáneas en la ciudad de Medellín puede dar luz verde a través de la impresora Crane wasp, que, según las variables, es la más indicada para lograr imprimir viviendas en las laderas de la ciudad solucionando problemas de tiempo y espacio; a continuación, se describirá el proceso adecuado para que la impresora Crane Wasp desarrolle viviendas en las laderas de Medellín.

1. Transporte: para trasladar la impresora del lugar de almacenamiento al lugar de trabajo, la tarea se facilita ya que Crane wasp está compuesta de módulos que se pueden ensamblar y desmontar, estos módulos se componen de estructuras similares a las cerchas, pero en forma cuadrada y de brazos robóticos que son los encargados de imprimir.

Su peso es liviano, por lo cual puede ser transportado en remolques, volquetas o carros de arrastre de tamaño mediano, lo que facilita su acceso a zonas periféricas de la ciudad y con carreteras destapadas, como es posible el caso de las laderas.

2. Preparación previa del terreno: en esta fase la Crane wasp es donde nos brinda una mayor oportunidad que otras impresoras, pues si es cierto que la impresora se puede adaptar fácilmente al terreno por su estructura modular, también se puede buscar la adaptación del terreno, si es en ladera, aplanando el lugar de impresión y aprovechando este material primario restante ( tierra, barro, arcilla) para ser

CONSTRUCCIÓN TRADICIONAL:

1 VIVIENDA / 4 MESES

IMPRESIÓN 3D:

110 VIVIENDA / 4 MESES usado como material de impresión, dando un doble aprovechamiento al terreno, obteniendo el material de impresión en sitio y adaptando el terreno para la vivienda.

3. Instalación de impresora: como fue mencionado anteriormente la impresora se compone de módulos ensamblables, los cuales una vez en sitio pueden demorar un aproximado de 30 minutos de armado por modulo; un módulo equivale a 6 apoyos conectados entre sí que forman un hexágono y cuanta con un brazo que sería el encargado de imprimir; siendo así si se desea una vivienda más grande se sumarian 30 minutos por modulo y se arman en forma de panel de abeja. Cada módulo mínimo debe ser de 20 m2 y máximo de 40m2.

4. Conexión y calibración de la impresora: luego de ensamblar la impresora, esta debe ser conectada a un fuente de energía para ponerse en marcha, la Crane wasp a diferencia de las otras impresoras cuenta con la posibilidad de funcionar con energías alternativas como energía solar, eólica o hidráulica, sin depender de la energía eléctrica para su funcionamiento; esto permite que en lugares remotos donde aún no se cuenta con sistema de servicios públicos, se puedan adelantar labores de construcción mientras estos servicios son instalados para el posterior uso en la vivienda.

Una vez la impresora tenga una fuente de energía, se procede a calibrar para una correcta impresión, en estos casos se utiliza un poco del material para veri- ficar el proceso de impresión y dicho material puede ser nuevamente impreso luego de ser usado para calibrar la impresora.

5. Impresión de vivienda: ya con la impresora correctamente instalada, y un diseño de módulos a imprimir, la impresora es cargada con el material obtenido en el sitio, es decir, la tierra, la arcilla o el barro, y comienza el proceso guía por computación y supervisión para la impresión de la vivienda. Esta se encargará de construir muros exteriores, separaciones interiores y en algunos casos también se imprime parte del mobiliario fijo de la vivienda.

Este proceso tarda alrededor de 24 horas, imprimiendo una vivienda de 60 m2, compuesta de dos módulos; hay que tener en cuenta que la vivienda se puede producir en mayor tamaño y en el mismo tiempo con ayuda de módulos de pórticos adicionales, pues estos funcionan de manera simultánea y sincronizada, evitando desfaces.

6. Acabados: si bien la impresora Crane wasp hace la mayoría del trabajo, hay acabados que aun la impresión 3D no resuelve, como son ventanas, puertas y cubiertas; por lo cual al finalizar la etapa de impresión se debe intervenir manualmente para la instalación de dichos cerramientos; para el caso de Crane wasp, esta impresora es la que resuelve en mayor medida las cubiertas, pues la forma atípica de su diseño permite que este se vaya cerrando a medida que crece en altura, de forma que solo es necesario un tragaluz superior como cerramiento, permitiendo además la iluminación natural.

7. Desplazamiento o Desmontaje: en caso de ser un proyecto que implique varias viviendas, la impresora se puede desplazar por módulos al nuevo sitio de impresión, sin necesidad de ser desmontada por completo, lo cual permite ahorrar tiempo en montaje y desmontaje de la misma entre cambio de lugar cercano.

Para el desmontaje, esta es la parte final del proceso, cuando ya no se imprimirán más viviendas y realmente parecida al proceso inicial ensamblaje; primero se debe cerciorar que la impresora no cuente con material en su interior, pues por cuestiones de mantenimiento se deben guardar limpias, luego de esto se desmonta el pórtico y ya queda lista para ser transportada hasta el lugar de almacenamiento. La impresora Crane wasp, no solo es fácil de transportar, pudiendo llegar a laderas; también es adaptable y puede sacar provecho de las mimas laderas utilizan- do material del sitio para la impresión de las viviendas; su impacto ambiental es casi nulo, ya que hace uso de materiales de fibra natural y permite el uso de energías limpias; puede construir viviendas con posibilidad de expansión a través de módulos en solo 24 horas; sin duda, en caso de usar impresión 3D en la ciudad de Medellín para la construcción de vivienda contemporánea, esta sería la mejor opción.

Conclusiones

Esta investigación que se ha llevado a cabo a lo largo de 2 años, cuyo objetivo principal era la búsqueda de los procesos técnicos y constructivos necesarios para desarrollar una vivienda unifamiliar en la ciudad de Medellín, indagando si era factible una articulación de las tecnologías de la impresión 3D con las técnicas tradicionalmente usadas en el área metropolitana, teniendo en cuenta las siguientes variables: adaptabilidad, sostenibilidad, innovación, rendimiento, materialidad, procesos y técnicas.

Inicialmente se buscaba reconocer cuales técnicas de la impresión 3D (contour crafting, D-shape, Apis Cor) tenían características similares a las técnicas de construcción tradicionales (mampostería, vaciado en concreto y prefabricado), con el fin de articularlas para lograr la construcción de una vivienda unifamiliar en el contexto de Medellín. Se buscaba proponer alternativas de construcción más amigables con el medio ambiente y con el gremio de la construcción de la ciudad. La idea era buscar una solución a la aplicación de las dos técnicas sin afectar a la parte empírica del gremio ni a pequeñas empresas dedicadas a la construcción, ya que las tecnologías de impresión 3D requieren menos mano de obra y más profesionales calificados, pero un alto costo inicial de implementación.

A lo largo de la investigación fue saliendo a flote que las técnicas e impresión 3D aún no están lo suficientemente desarrolladas para construir una vivienda en su totalidad; puesto que hay componentes que aun no logran desarrollar como lo son cubiertas, cerramientos y algunos acabados interiores; por lo cual en la actualidad construir una vivienda por medio de impresión 3D aun requiere complementarse de la construcción tradicional para lograr un mejor acabado que permita una mejor estética y funcionabilidad de la vivienda.

Teniendo esto en cuenta, un factor clave es desarrollar más las técnicas de impresión 3D o como segunda opción articularlas con la construcción tradicional; pero no solo esto es necesario para poder llevar acabo una aplicación de esta técnica en Medellín, puesto que hay otros dos factores que en el contexto del país no han sido solucionados para implementar la impresión 3D a gran escala, los cuales son: los altos costos de las impresoras, que hasta el día de hoy no se encuentran empresas interesadas en invertir en estos procesos y solo se cuenta con una impresora a gran escala, siendo la de conconcreto que fue desarrollada por sus expertos; lo cual es un costo más económico que recurrir a la importación de una impresora ya existente en el mercado. Por otro lado, esta la falta de conocimientos técnicos, ya que realizar impresión 3D requiere de profesionales especializados en áreas específicas, como son programadores, operarios, arquitectos e ingenieros con experticia en los diferentes softwares de diseño programático, entre otros.

En el contexto de Medellín, el hecho de requerir menos personal pero mas especializado puede ser un factor en contra de la implementación de estas técnicas en la ciudad, ya que bien es sabido que el gremio de la construcción tradicional es uno de los mas extensos del país, por lo cual traería afectaciones en el medio laboral y económico; mientras que un punto a favor seria la precisión que se puede llevar acabo al contar con profesionales especializados desde el inicio del planteamiento del problema y mas aun si se pone en el contexto de la ciudad, donde la mayoría de sus barrios surgen de invasiones y han tenido un crecimiento espontaneo no establecido en los lineamientos POT y al ser la impresión 3D un método mas estandarizado que requiere estudios topográficos, de suelo y de contexto para la implantación de las impresoras se podrían lograr viviendas mas seguras y entornos mas agradables para el desarrollo social.

Con todo esto, vemos que implementar la impresión 3D en Medellín para construcción de vivienda unifamiliar si es posible, pero sobre todo que se puede lograr articulándose con las técnicas tradicionales, tal y como se había planteado en un principio de la investigación; de esta forma se podrán obtener unos resultados de mejor calidad y se mantendrá un equilibrio entre lo existente y la transición hacia las tecnologías del futuro; sin dejar a un lado todos los beneficios que puede traer dichas articulaciones en temas de costos, tiempos, rendimientos e impacto ambiental que sin duda ayudaran a que la ciudad avance por un mejor camino.

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