Making a 3D-Print House. BIT 3.0, ETSAM

MAKING A 3D-PRINT HOUSE.

by Guillermo Bruzual.

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID. ESCUELA TÉ CNI CA S UPE R I O R D E A R Q UI TE C T U RA DE M A DRI D.

BIT 3.0 MPAA 7.

3D Print - Componentes - Chunks - Ensamblaje

INDICE Introducción.

CAPÍTULO 1.

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1.1 Arquitectura de Componentes.

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1.2 Construcción por Componentes.

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1.3 Tipos de Componentes.

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1.3.1 Componentes Lineales.

1.3.2 Componentes Bidimensionales.

1.3.3 Componentes Tridimensionales.

1.4 Fabricación de los Componentes.

1.4.1 Cadena de Montajes.

1.5 Procesos de Montaje.

1.5.1 Proceso Gravity-based.

1.5.2 Proceso Nongravity-based.

1.5.3 Chunks.

1.6 Viviendas como Autos.

CAPÍTULO 2.

2.1 Impresión 3D. 2.1.1 FDM (Fused Deposition Modelling Printer).

2.1.2 SLA (Stereolithography). Estereolitografía.

2.1.3 SLS (Selective Laser Sintering).

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Making a 3D-Print House.

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2.2 Sistemas de Impresión 3D en Arquitectura.

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2.2.1 Contour Crafting.

(Construcción por Contornos).

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2.2.2 Modos de Empleo.

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2.2.2_a Fabricación in Situ.

2.2.2_b Producción en Fábrica.

2.2.2_c Ventajas de Producción.

2.3 Aplicaciones Actuales en la Arquitectura.

2.3.1 China 2.3.2 Dubai

CAPÍTULO 3.

3.1 Cátalogo 3D. 3.1.1_My Micro NY, narchitects.

3.1.2_El Kit de Muebles, Francisco Terrados.

3.1.3_Pop-Up Office Installation, Dubbeldam.

Architecture.

3.1.4_Chatou, H2O Architectes.

3.1.5_Cube, SpaceFlavor.

3.1.6_Helix Stair, Matter Desings.

41 43 45 49 49 51

53 54 57 61 64 65 67

3.2 Clasificación Programática.

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3.3 Combinaciones Posibles.

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CAPÍTULO 4.

4.1 Aplicación Técnica.

Bibliografía.

77 105

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INTRODUCCIÓN. La robótica, la optimización digital y las tecnologías CAD/CAM poco a poco se han ido involucrando en los procesos de diseño. En China haciendo referencia a esto se han construido 10 casas en 24 horas a partir de un sistema de impresión en 3D. Es decir, tanto en la teoría como en la práctica, estos nuevos sistemas, han emprendido un camino que progresivamente pareciera estar cambiando los paradigmas convencionales sobre nuestro modo de entender los procesos de diseño, fabricación y construcción de la Obra de Arquitectura. Es por esto que este trabajo, revisa en detalle los sistemas de impresión 3D, específicamente el de construcción por contornos, el mismo que se ha utilizado en China y que hoy se proyecta como uno de los modelos más avanzados en esta materia. ¿Estamos frente a un nuevo paradigma de diseño arquitectónico?.

De ser así esta pequeña investigación se centra en las posibilidades que nos entrega esta tecnología para crear un posible catálogo de componentes 3D, para una vivienda prototipo, que pudiera ser impresa y ensamblada en muy poco tiempo y a muy bajo costo; asumiendo las ventajas y desventajas que estos nuevos procesos nos pueden proporcionar.

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Making a 3D-Print House.

Diagrama por componentes para la 3D Print Canal House.

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CAPÍTULO I 1.1 Arquitectura de Componentes.

Industrializar el proceso de fabricación de la vivienda ha conllevado a que su manufactura se genere lejos de su ubicación final, ya sea en una fábrica o en un taller. Esto va a provocar que los elementos de la vivienda tenga que ser transportados del lugar de fabricación hasta su emplazamiento, condicionando así el tamaño de los componentes a ser transportados. Por ello siendo imposible el ensamblaje completo del objeto prefabricado en taller, surge la necesidad de determinar que tipos de componentes son los que se deben generar.

Al analizar la estructura y composición de una vivienda , es posible descomponerla en diferentes partes, sea en mitades, habitaciones; siendo necesario determinar diferencias entre lo que es estructura, cerramientos e instalaciones. Estas decisiones tienen que tomar en cuenta la facilidad de transporte, de fabricación y de montaje.

Durante la arquitectura moderna fue notable la fascinación de los arquitectos por poder generar una arquitectura por medio de componentes de catálogo. Muestra de esto es el catálogo Sweet, durante los años 20 en los Estados Unidos, que contenía un compendio de materiales y piezas constructivas industrializadas. Siendo un catálogo muy popular en la época incluso en Europa cuando se le citaba como un paradigma para un futuro industrializado.

Con estos referentes se generaba una contraposición entre los sistemas de producción industriales; el anteriormente citado que representaría una manera de diversificar los productos por medio del ensamblado de piezas que vienen de diversa procedencia y son el resultado de la elección del usuario; contra los sistemas mas convencionales para la época a base de la prefabricación completa de un producto igual y repetido a gran escala, como podría ser el de las fábricas para los automóviles Ford.

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Case Study House. Nยบ 21.

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CAPÍTULO I En cuanto a la producción automovilística, General Motors impuso su sistema, impulsado por Alfred P. Sloan, al generar la diversificación de los modelos de coches, a diferencia de Ford, en donde su éxito dependía de su único modelo T . Con el tiempo el modelo de GM triunfo en cuanto a la diversificación de productos.

Un dato curioso es como Le Courbusier veneraba el modelo T de Ford, en contraste a Wright, Aalto y Mies que rechazaban la rígida prefabricación que esto ejemplificaba, pero aun así no vislumbraban las posibilidades de la idea de diversificación de Sloan.

No es el caso de los arquitectos de las Case Study Houses de los años 50, Koening, Soriano y Ellwood, en cuyo desarrollo generaron una aproximación a la idea de “Catálogo de Componentes¨ de mediana escala, para provocar diferentes tipos de combinaciones según el proyecto en concreto; así se repiten los componentes pero no la casa.

Gropius habría anticipado el proceso de prefabricación de viviendas; donde llego a proponer la fabricación por medio de componentes estándar. Para obtener esta variabilidad en el resultado, estos componentes deberían venir en diferentes tamaños y materiales, con partes intercambiables para satisfacer las necesidades del usuario.

En los años 20 la empresa alemana Christoph und Unmack era la más grande y antigua de Europa en cuanto a la prefabricación de casas. El sistema Panelizado era el más novedoso en cuanto a técnica y arquitectónicamente hablando. En 1926 se regularizó el sistema al sistematizarse a base de una retícula modular, de forma que los usuarios pudieran dibujar sobre ella sus propio diseños. Wachsmann con este sistema afirmaba por primera vez en Europa, no se ofrecían edificios terminados sino todos los componentes para construirlos.

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Making a 3D-Print House.

Case Study House 18.

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CAPÍTULO I

Así se había logrado el objetivo que alguna vez Gropius había perseguido desde 1910, la prefabricación estandarizada de las partes para una infinita variedad de posibilidades.

En Países como Suecia, muy tempranamente, se desarrollarían algunos pasos experimentales construidos en este sentido. La vivienda prefabrica ASerien Sporthus, del arquitecto Erik Fribeger era un correlato europeo del prototipo Aluminaire, de Albert Frey, pero diseñado para ser producido por componentes de un catálogo que quedaba inaugurado con la casa.

Las Cases Study Houses que en su momento fueron presentadas en la revista Arts and Architecture; donde cada componente de la casa era publicitado por un sponsor diferente, se remarcaba el carácter de ensamblado a partir de piezas de catálogo de la casa.

Lo que provocaba en cierta medida que el proyecto se entendiera como objetos industriales sin un sitio especifico o concepción arquitectónica alguna, punto lejano al interés de sus autores.

Ellwood en su momento señalo en una conferencia de 1957, que “la mayoría de viviendas se construirían en fábricas dentro de 155 años”. La CSH 18 habría sido la manifestación de este acierto.

La Case Study Houses de Craig Ellwood pueden leerse también como diseñadas con otro tipo de catálogo, el espacio va a estar definido por una serie de elementos de alguna manera ya estandarizados, que repiten en una combinatoria diferente de un proyecto a otro; armarios, chimenea, mostradores, empanelados, patio translúcido, claraboya, mueble divisor, etc. así utilizando un conjunto de piezas reducidas es posible adaptarlas a situaciones diferentes en cada proyecto.

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Esquema de Vivienda Prefรกbricada.

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CAPÍTULO I

1.2 Construcción por Componentes.

El proceso de fabricación de la casa industrializada se va a reducir a dos etapas fundamentales. La definición de los elementos constitutivos de la Casa, denominados componentes y el montaje de estos elementos.

Bernard define el componente de la siguiente manera; el componente es un elemento del edificio, fabricado en taller independientemente de un proyecto particular, e integrado en la obra sin tener que sufrir ninguna modificación o adaptación. Por este hecho, la mano de obra para su colocación es reducida.

La construcción por componentes va a constituir una estrategia eficaz para el desarrollo de la vivienda industrializada, utilizando la lógica del ensamblaje de piezas prefabricadas que automatizan los procesos.

La Casa Industrializada va a ser por lo tanto un resultado del ensamblaje de estos componentes, que podrían ser también componentes integrados.

Un componente integrado es, al igual que en la industria automovilística , un componente formado por diversos componentes, por ejemplo, una sección de muro con una ventana y una puerta integrada, o un baño completo prefabricado en taller.

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Proceso Industrializado de Vivienda Prefรกbricada.

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CAPÍTULO I

Los Arquitectos y fabricantes de la casa industrializada van a ser los responsables de definir los componentes que la van a constituir de manera que se optimice su puesta en obra.

Es durante la primera mitad del siglo XX, que el desarrollo de los componentes para la edificación se hizo notar, fachadas, escaleras prefabricadas, forjados; los cuales fueron denominados como componentes compatibles, es decir, componentes que pueden utilizarse conjuntamente.

Se podría afirmar que la industrialización de los componentes de la vivienda es una realidad, la carpintería, los vidrios, sistemas de fachadas y las estructuras se producen industrialmente, y ya no se concibe realizarlas a mano de obra.

El aumento del uso de componentes ha llevado a la necesidad de distinguir entre dos conceptos, el de prefabricación o industralización abierta, que permite el uso de componentes de diferentes catálogos, y el de prefabricación o industrialización cerrada, aquella que solo puede realizarse con componentes propios del sistema.

Cuando la prefabricación consiste básicamente en poco mas que el ensamblaje de componentes fabricados por otros, la obtención de estos componentes se convierte obviamente en el corazón de las operaciones.

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Making a 3D-Print House.

Keck Crystal House.

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CAPÍTULO I

En la Casa industrializada, su producción genera que la mayoría de fabricantes utilice un sistema de industrialización cerrado en la que ellos definen la naturaleza de sus componentes.

Para jean Prouvé, un edificio debe ser un todo coherente y no un encuentro de piezas definidas de manera individual. Su taller se encargaba de realizar los componentes necesarios para sus casas y estos se concebían como partes de un todo.

El uso de componentes compatibles, tal como lo explican Bernard o Reyes, es propio de una industrialización abierta en la que se utilizan catálogos de componentes existentes en el mercado.

El método de utilización de componentes de mercado, lo podemos observar en proyectos tales como la Keck Crystal House y en la casa Eames de CSHP, que busca la producción de viviendas dentro de los límites de la industria existente, y no tanto la creación de un modelo de vivienda repetible en masa.

La lógica de la producción industrial, determinaría la realización de un producto, dispuesto a ser producido de forma masiva, donde tendería a adaptar esos componentes de mercado a la eficacia de la producción de ese producto.

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Making a 3D-Print House.

AxonometrĂ­a de detalles de componentes estructurales, lineales y bidimensionales.

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CAPÍTULO I 1.3 Tipos de Componentes.

Los componentes pueden ser clasificados en cuanto a tres características comunes en todos ellos, en función de su peso, de sus dimensiones y de su uso.

En cuanto al peso se pueden diferenciar de la siguiente manera.

Componentes Ligeros: menos de 100kg Componentes Semipesados: hasta 3 Toneladas Componentes Pesados: más de 3 Toneladas.

En Cuanto a sus dimensiones: 1.3.1 COMPONENTES LINEALES: Aquellos que poseen una dimensión significativamente más grande que las otras dos, básicamente serían elementos estructurales como vigas y pilares.

1.3.2 COMPONENTES BIDIMENSIONALES: Pueden estar compuestos tanto de elementos lineales como elementos bidimensionales, incluso ser una combinación de ambos. Fundamentalmente van a ser secciones de muro, forjados y cubiertas; así como divisiones interiores. Pueden integrarse acabados, carpintería e instalaciones.

1.3.3 COMPONENTES TRIDIMENSIONALES: Son secciones tridimensionales de la construcción fabricadas en taller para ser ensambladas en el conjunto final.

Prefabricar o fabricar en taller y trasladar a la obra, va a hacer necesario considerar el volumen y peso a transportar, con limitaciones que van a generar los medios de transporte; los productores se distinguen unos de otros por la cantidad de obra que se ejecuta en fábrica y la que se ejecuta en el lugar de la obra.

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Cadena de Montaje Robotizada en fรกbrica de automรณviles.

Cadena de Montaje en la Fรกbrica Ford. Inicios del S.XX.

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CAPÍTULO I 1.4 Fabricación de Los Componentes.

1.4.1 Cadena de Montaje.

Las ventajas de las cadenas de montaje en los sistemas de vivienda prefabricada por componentes se van a ver potenciadas por la industria, siendo la eficacia de producción en gran escala y la diversidad que ofrecen estos sistemas.

Estas Cadenas de montaje significaron un sueño para los pioneros de la casa industrializada a partir de que Ford la impusiera en sus fábricas. La necesidad de crear viviendas en masa, hace necesario para los industriales dividir la casa en componentes; que vendrían siendo producidos en cantidad y rapidez en fábrica por cadenas de montaje automatizadas con un alta inversión en maquinaria; quedando las piezas listas para su final ensamblaje en la obra.

La casa industrializada busca optimizar las tareas de su producción al igual que el automóvil, pero esta solo va a ser efectiva cuando se lleven a cabo tareas repetitivas que puedan ser automatizadas.

La cadena de montaje podría aplicarse a tanto a la producción de elementos lineas, bidimensionales, tridimensionales o a la vivienda entera a través de componentes integrados.

Hoy en día estos procesos están presente en países como Suecia, Estados Unidos y Japón; donde los productores con grandes demandas de pedidos, incorporan procesos automatizados que permiten incluso un alto grado de personalización, tanto a nivel de componentes integrados como en la fabricación de los módulos que se ensamblaran para formar parte de la casa final.

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Diagrama de ensamblaje de un avi贸n por componentes.

Non-gravity-based process.

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CAPÍTULO I

1.5 Procesos de Montaje: 1.5.1 Proceso Gravity-based: Proceso de fabricación de grandes objetos que viene determinado por las leyes de la gravedad. El proceso de construcción de un edificio viene definido por un sistema jerárquico que comienza desde el suelo y crece de manera vertical por medio de la adición de elementos hasta su culminación.

1.5.2 Proceso Nongravity-based: Proceso utilizado en la actualidad por grandes industrias, a través de sistemas de piezas o trozos independientes que son ensamblados en el objeto final, aplicado en la manufacturación de coches, aviones y barcos.

1.5.3 Chunks: Elemento o trozo utilizado en procesos Nongravity-based, donde la pieza es manufacturada independientemente del objeto, para ser ensamblada con el todo en la parte final del proceso. Trozo o fragmento de información que se ensambla como parte de un objeto.

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Producci贸n Industrial automovil铆stica en serie.

Diagrama del despiece de un autom贸vil.

Diogene: cabina auto-suficiente y desarmable para una persona.

Renzo Piano.

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CAPÍTULO I 1.6 Viviendas como Autos.

La industria automovilística ha marcado un punto de referencia para los procesos de industralización de la vivienda, el mismo Le Courbusier dedica uno de sus capítulos en Vers une Architecture a la relación entre estos dos mundos productivos.

Si la industria del automóvil ha podido producirse en serie, porque no repetir estos procesos para la vivienda. Gropius entiende que el automóvil es un ejemplo del potencial de la industria, pero no define a la vivienda como el resultado de una producción de modelos únicos repetibles hasta el infinito. Su interés se va a enfocar en la producción de componentes que serán combinados a través de sistemas constructivos coherentes para constituir la casa.

De la producción de los automóviles, Gropius va a tomar la idea de la Casa como un organismo compuesto de partes que se integran. En su modelo, el principio de intercambialidad de piezas serviría para la creación de modelos diferentes mediante las múltiples posibilidades de la combinatoria de sus componentes.

Buckminster Fuller mencionaba en cuanto a este aspecto, que no se imaginaba nada más una vivienda construida como un coche, sino todo lo contrario, un coche debería ser construido como si fuera una vivienda.

Fuller entiende que la industria mejorará las condiciones de vida produciendo en serie viviendas económicas gracias a la rapidez y potencia de los métodos impuestos por Ford.

Por el otro lado Prouvé, piensa en construir la vivienda con componentes similares a Citroën o el Fuselaje de un avión.

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Making a 3D-Print House.

?

Diagrama L贸gico para uso de la tecnolog铆a de impresi贸n 3D.

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CAPÍTULO II 2.1 IMPRESIÓN 3D. Cuando pensamos en la impresión en 3D, lo primero que se nos viene a la mente es una máquina con la capacidad de crear objetos tridimensionales; lo cual es una acertada observación, pero realmente la impresión 3d es solo un técnica de manufacturación.

La tecnología de impresión 3D esta en constante desarrollo, las máquinas y los materiales cada vez son más baratos y de mejor calidad, haciendo posible la manufactura de objetos más grandes y complejos. Incluso las herramientas digitales CAD son cada ves más intuitivas y accesibles.

Entonces nos preguntamos, ¿cuál es la ventaja de la impresión 3D sobre otras técnicas tradicionales de manufactura?.

Los objetos metálicos y plásticos que utilizamos en nuestro día a día, usualmente son producidos en masa por procesos tradicionales de manufactura. Nuestros teléfonos móviles, las botellas que bebemos, los zapatos que vestimos. Una botella de plástico, que es moldeada por soplado, es hecha en menos de 10 segundos y a muy bajo costo. Exactamente la misma botella, diseñada e impresa en 3D probablemente tomaría horas y a un costo elevado.

Es difícil ver la tecnología de impresión 3D como un sustituto para el moldeado por soplado, pero el verdadero potencial de la tecnología permitiría una infinita variedad de cambios que le podemos hacer a un objeto que es producido normalmente en masa en cantidades infinitas.

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Diagrama de Funcionamiento para una impresora 3D FDM.

Para trabajar con la impresión 3D se requiere una serie de herramientas, ademas de la impresora en si misma, la herramienta más importante es el ordenador; ya que la impresora requiere de algún archivo 3D generado digitalmente para poder funcionar. Actualmente la mayoría de usarios de esta tecnología crean sus propios modelos a traves de software de modelado 3d, como podrían ser, Google SketchUp, Autodesk 123D, Rhino, Blender o Solidworks entre muchos otros.

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CAPÍTULO II

Existen tres categorías de impresoras 3d convensionales, la primera llamada FDM, que es una de las más accesibles.

2.1.1 FDM (Fused Deposition Modelling Printer).

Desarrollada a finales de los 80, esta tecnología ya ha estado presente por un tiempo, funciona fundiendo filamentos de plástico a través de una boquilla. La boquilla se desplaza en los tres ejes, depositando el plástico fundido, depositándolo capa por capa de abajo hacia arriba para construir el producto final.

Esta impresora en la más popular en el mercado, es fácil de usar y su mantenimiento es de bajo costo.

Los materiales que utiliza son ABS, Nylon, PLA y PC. 2.1.2 SLA (Stereolithography). Estereolitografía.

Dentro de las impresoras 3D es la que presenta mejor resolución y acabado final. El Proceso utiliza directamente un láser de alta precisión a través de una bandeja de resina líquida, que cuando se enciende ocasiona una pequeña capa solida. La resina es un fotopolímero, lo que significa que cambia sus propiedades cuando es expuesto a la luz. Mientras las capas se solidifican, la cama de fabricación se va levantando.

La impresora SLA requiere una resina fotopolímera que puede costar desde 80 a 210 dolares por litro. La resolución puede ser tan pequeña como 0.05 mm.

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Making a 3D-Print House.

Diagrama de Funcionamiento para una impresora 3D SLA.

Diagrama de Funcionamiento para una impresora 3D SLS.

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CAPÍTULO II

2.1.3 SLS (Selective Laser Sintering) Por otro lado, tenemos el SLS, o Sinterización selectiva por láser, que fue comercialmente desarrollada también a mediados de los años 80. Al igual que el SLA, este proceso utiliza la impresión por capas, aunque en vez de un laser que solidifica un líquido, esta tecnología utiliza un laser, de mayor potencia, que sinteriza polvo de plástico.

El material utilizado es la Poliamida/Nylon, aunque también se usa Poliamida con carga de fibra de vidrio.

Tradicionalmente las piezas fabricadas con SLS ofrecen mayor resistencia que las que se producen en SLA aunque esta diferencia se reduce conforme se va perfeccionando la tecnología y sobre todo, los materiales.Cada una de estas tecnologías conlleva sus beneficios y sus inconvenientes.

Por ejemplo, uno de los principales inconvenientes del SLS es el desperdicio de material, próximo al 30%, mientras que con el SLA apenas existe desperdicio. En favor del SLS, para equilibrar la balanza, está el rango de materiales, que es superior.

Las diferencias entre ambas tecnologías son básicamente las siguientes: El material procesado, ya que SLS usa polvo de PA mientras que la tecnología SLA utiliza resina fotosensible.

Las propiedades del objeto impreso: sinduda, el SLS imprime objetos resistentes a altas temperaturas y con mayor resistencia a los impactos. El SLA no resiste bien las altas temperaturas, llegando a deformarse por encima de 60 grados centígrados, y es menos resistente a los impactos. En cuanto al postprocesado, gana el SLA, los objetos obtenidos requieren menos tratamientos que el SLA, que por su forma de fabricación y material usado ofrece un producto casi listo, y que requiere poco tratamiento.

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Making a 3D-Print House.

Detalle Constructivo del resultado de un sistema de impresi贸n 3D por contorno.

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CAPÍTULO II

2.2 Sistemas de Impresión 3D en Arquitectura.

2.2.1 Contour Crafting. (Construcción por Contornos).

Desarrollada por el Ingeniero Behrokh Khoshnevis, actualmente se posiciona como una de las tecnologías mas desarrolladas dentro de la construcción en 3D, una de sus características más destacada es la potencial reducción de emisiones contaminantes y el uso de energía, esto por medio de procesos de impresión rápida para piezas estructurales de gran tamaño.

El funcionamiento de esta tecnología se va a centrar básicamente en un sistema robótico, compuesto por una serie de brazos, que controlan el sistema de extrusión; que va sujeto a un sistema de pórtico móvil que se controla digitalmente.

Estos sistemas van a significar uno de los avances más destacados en las nuevas tecnologías constructivas que se están generando en nuestro siglo; basando su funcionamiento en la tecnología de superposición de capas, que posee un gran potencial en la automatización para procesos constructivos de grandes estructuras, o de sus sub-componentes.

Sus creadores aseguran que con el uso de la tecnología, los procesos de construcción de viviendas podrán verse beneficiados; haciendo posible disminuir los plazos de entrega y automatizar el proceso constructivo no solo de una vivienda sino de un conjunto de ellas; con esto incluyendo todos los conductos de electricidad, ventilación y cañerías.

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Making a 3D-Print House.

Sistema de Producci贸n in Situ.

185 m2.

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20 Horas.

CAPÍTULO II

2.2.2 Modos de Empleo.

2.2.2_a Fabricación in Situ/ Construcción en la Obra.

Funciona a partir de la instalación de la maquinaria e infraestructura digital in situ; para este sistema un brazo robótico despliega el mecanismo de extrusión, que tiene la capacidad de desplazarse en los tres ejes (x,y,z); expulsando un compuesto a base de cemento húmedo, combinado con un endurecedor y un aglomerante especial.

El brazo para el mecanismo de extrusión posee una boquilla, que funciona como una inyectora de cemento que va formando un espesor continuo de multicapas de 10 cm de grosor; y asegurándose de mantener cierta viscosidad en la mezcla.

Toda la estructura va a estar generada como una sucesión continua de capas, una tras otra, que van siguiendo el patrón generado en el diseño arquitectónico que aporta el programa de control digital. El sistema va a ser capaz de formar superficies llanas y precisas para construir la estructura de cada uno de los elementos soportantes.

Para la fabricación de los muros, el sistema emplea una mezcla de cemento y fibra de vidrio, sobre la cual se emplean piezas metálicas cada 45 cm que ayudan a rigidizar la estructura.

El sistema, según afirman sus ingenieros, es capaz de automatizar y acelerar el proceso de construcción de una vivienda de 185 m2 a un tiempo récord de menos de 20 horas.

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Making a 3D-Print House.

Sistema de Producci贸n en F谩brica.

Sistema de Componentes Integrados.

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CAPÍTULO II

2.2.2_b Producción en Fábrica.

El segundo sistema de construcción basado en contornos, desarrollado por la compañía China WinSun, trabaja de formar similar a el anterior, a diferencia que cada una de las partes de la vivienda son elaboradas en fábrica, subdivididas en componentes que luego son transportados a el lugar de la obra para su rápida instalación.

El sistema funciona en base a una mega impresora de 32 metros de largo, 10 metros de ancho y 6,6 metros de altura, que permite la impresión de grandes componentes estructurales. Estas grandes piezas de estructura, como muros, son impresos por medio de la repetitiva sucesión de capas, que genera una cáscara externa, y un alma retículada que otorga rigidez a la estructura en su interior.

Este sistema posee mayor efectividad sobre la construcción in situ, pues resulta más realista y eficaz proceder bajo un sistema de fabricación de piezas que luego deben ser instaladas en obra; teniendo la misma eficacia en cuanto al bajo costo energético y emisión de contaminantes; en vez de realizar todas las operaciones en el lugar de la obra.

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Making a 3D-Print House.

Velocidad de Fabricaci贸n.

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CAPÍTULO II

2.2.2_c Ventajas de Producción.

El proceso de construcción por contornos va a destacar su eficacia sobre otras tecnologías similares, en aspectos como el acabado de sus superficies y la velocidad de fabricación.

Sin embargo se pueden resaltar algunas otras características de importancia, como el uso de menor cantidad de material al no emplearse encofrados o sistemas de moldajes, existe un menor consumo total de energía en todas las fases de su construcción, menor pérdida de material ya que no se producen desechos y consecuentemente generando menor transporte de material, equipos y mano de obra.

La aparición de estas tecnologías pueden significar un nuevo paradigma para la construcción de edificaciones como para la era tecnológica en si misma. Debemos tener presente que estos sistemas no solo representan una oportunidad de replantearnos como afectan y funcionan los sistemas de construcción convencionales, y así enfocar sobretodo con especial interés la protección del medio ambiente.

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Making a 3D-Print House.

Sistema Rob贸tico de Impresi贸n 3D por contorno a gran escala.

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CAPÍTULO II

Pero no sería éste el único factor de importancia, hay que pensar las posibilidades prácticas que este tipo de tecnología podría generar; por dar un ejemplo la arquitectura para países con escasos recursos económicos, con problemas de vivienda social y con necesidades inmensas de posibilitar construcciones en masa, con calidad y rapidez; la aplicación de esta tecnología podría proporcionar eficaces soluciones.

Podríamos mencionar también las posibilidades para la arquitectura de emergencia, refugios para contextos extremos o soluciones habitacionales mínimas para situaciones de desastres naturales. Así las tecnologías robóticas se convierten en una verdadera herramienta para la Arquitectura y poder alcanzar un diseño más humano y generar grandes posibilidades en mejorar la calidad de vida en las situaciones más necesitadas.

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Making a 3D-Print House.

Detalle de paredes del interior del edificio.

Edificio mĂĄs alto construido hasta el momento por medio de TecnologĂ­a de impresiĂłn 3D.

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CAPÍTULO II

2.3 Aplicaciones Actuales en Arquitectura.

2.3.1 CHINA. Luego de construir diez casas en menos de 24 horas en el 2015, la compañía china WINSUN DECORATION DESIGN ENGINEERING CO. está de vuelta, esta vez, con el edificio más alto del mundo impreso en 3D hasta la fecha, un bloque de departamentos de cinco pisos y una mansión de 1.100 metros cuadrados, completamente decorada y lista para ser utilizada.

Expuestos en el parque industrial de Suzhou, en la provincia de Jiangsu, los dos edificios establecen nuevos límites para la construcción impresa en 3D, al demostrar su potencial de crear más edificios de tipología tradicional, y por lo tanto, capaces de ser utilizados por desarrolladores inmobiliarios del mercado convencional.

Los edificios fueron construídos utilizando una impresora de 6.6 x 10 metros de alto que acumula capas de una “tinta” hecha de una mezcla de fibra de vidrio, acero, cemento, agentes de endurecimiento y desechos de construcción reciclados. Gracias a esta tecnología, WINSUN es capaz de imprimir las secciones de un edificio, las cuales son ensambladas de manera similar a la llevada a cabo con las placas de concreto prefabricadas, montando así el edificio definitivo.

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Making a 3D-Print House.

Imagen del Museum of future/Dubai. Dise単ado para ser impreso completamente en 3D.

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CAPÍTULO II

2.3.2 DUBAI. El Comité de Innovación Nacional de los Emiratos Árabes Unidos ha revelado sus planes para construir la sede central del Museo del Futuro en Dubái, primera estructura construida a partir de impresión 3D, con una impresora de 6,1 metros de alto. z Aunque no son pocas las estructuras que han utilizado la impresión 3D, ninguna de ellas ha construido totalmente un edificio utilizando esta tecnología. Absolutamente todo en el edificio de 182 metros cuadrados, es decir, la estructura del edificio, los detalles del interior y los muebles, serán impresos en 3D y luego ensamblados en el mismo sitio de la construcción, según informa 3DPrint.

Este edificio será un testimonio a la eficiencia y creatividad de la tecnología de la impresión 3D, por lo que se cree que jugará un rol principal en el sector de la construcción y el diseño. Se apunta a tomar ventaja de este crecimiento convirtiéndose en un punto de encuentro entre la innovación y la impresión 3D. Éste es el primer paso de muchos por venir. Se espera que la construcción tome unas semanas. Mientras los costos de mano de obra se reducirán entre un 50% y un 80% y los residuos de la construcción, en un 60%.

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Making a 3D-Print House.

3.1CAT 52

CAPÍTULO III

El catálogo comprende una selección de seis proyectos de arquitectura y mobiliario, que para el fin de esta investigación, poseen características específicas que pueden ser abstraídas para su posible inserción en un prototipo de vivienda para impresión 3D. El objetivo de esta selección, es tener una galería de piezas compuestas, que denominaremos como Chunks en ingles, donde cada una de ellas es el resultado de posibles combinaciones de programa, repensadas con el fin de agilizar procesos de manufactura y aprovechar las cualidades que la tecnología 3d nos ofrece.

TÁLOGO. 53

Making a 3D-Print House.

Con tan sólo 24 m2, las unidades de vivienda My Micro NY son la última novedad en vivienda unipersonal en el mercado inmobiliario de Nueva York. Las actuales normas de zonificación y densidad de la ciudad establecen una área mínima de 37m2 para un apartamento. Sin embargo, esta regulación fue omitida para el proyecto con el fin de crear viviendas más asequibles. My Micro NY creará 9 pisos y 55 apartamentos individuales, cuyas características incluyen alturas piso-cielo de 2.7 y 3.0 mts, balcones falsos y espacios de almacenamiento oculto.

Cocina + Almacenaje

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CAPÍTULO III

Con tan sólo 24 m2, las unidades de vivienda My Micro NY son la última novedad en vivienda unipersonal en el mercado inmobiliario de Nueva York. Las actuales normas de zonificación y densidad de la ciudad establecen una área mínima de 37m2 para un apartamento. Sin embargo, esta regulación fue omitida para el proyecto con el fin de crear viviendas más asequibles. My Micro NY creará 9 pisos y 55 apartamentos individuales, cuyas características incluyen alturas piso-cielo de 2.7 y 3.0 mts, balcones falsos y espacios de almacenamiento oculto.

Aseo + Almacenaje

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Making a 3D-Print House.

Con tan sólo 24 m2, las unidades de vivienda My Micro NY son la última novedad en vivienda unipersonal en el mercado inmobiliario de Nueva York. Las actuales normas de zonificación y densidad de la ciudad establecen una área mínima de 37m2 para un apartamento. Sin embargo, esta regulación fue omitida para el proyecto con el fin de crear viviendas más asequibles. My Micro NY creará 9 pisos y 55 apartamentos individuales, cuyas características incluyen alturas piso-cielo de 2.7 y 3.0 mts, balcones falsos y espacios de almacenamiento oculto.

Cocina + Almacenaje + Aseo

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CAPÍTULO III

En vez de pensar la vivienda como la suma de unas habitaciones o como la suma de paredes y techo, en este proyecto se descompone en las funciones que la vida diaria desempeña, tales como comer, dormir, ver la televisión, lavarse, almacenar ropa, y se asocia cada una de ellas a un mueble, el cual se construiría con dimensiones modulares (algo superiores a las de un armario) para su ensamblaje con otros componentes.

Almacenaje + Aseo

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Making a 3D-Print House.

En vez de pensar la vivienda como la suma de unas habitaciones o como la suma de paredes y techo, en este proyecto se descompone en las funciones que la vida diaria desempeĂąa, tales como comer, dormir, ver la televisiĂłn, lavarse, almacenar ropa, y se asocia cada una de ellas a un mueble, el cual se construirĂ­a con dimensiones modulares (algo superiores a las de un armario) para su ensamblaje con otros componentes.

Ducha + Almacenaje + Aseo

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CAPÍTULO III

En vez de pensar la vivienda como la suma de unas habitaciones o como la suma de paredes y techo, en este proyecto se descompone en las funciones que la vida diaria desempeña, tales como comer, dormir, ver la televisión, lavarse, almacenar ropa, y se asocia cada una de ellas a un mueble, el cual se construiría con dimensiones modulares (algo superiores a las de un armario) para su ensamblaje con otros componentes.

Almacenaje + Dormitorio

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Making a 3D-Print House.

En vez de pensar la vivienda como la suma de unas habitaciones o como la suma de paredes y techo, en este proyecto se descompone en las funciones que la vida diaria desempeĂąa, tales como comer, dormir, ver la televisiĂłn, lavarse, almacenar ropa, y se asocia cada una de ellas a un mueble, el cual se construirĂ­a con dimensiones modulares (algo superiores a las de un armario) para su ensamblaje con otros componentes.

Cocina + Almacenaje + Comedor

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CAPÍTULO III

Movilidad, adaptabilidad y flexibilidad son los nuevos elementos clave de la oficina moderna. Construido a partir de tableros y listones de madera de palets recuperados, los módulos forman colectivamente un lugar de trabajo moderno, facilitando tanto el trabajo individual y la colaboración - un espacio de trabajo, espacio de colaboración, un salón y una estación de reabastecimiento. Los módulos se componen de planos separados (suelo, pared, techo) y elementos de mobiliario que se montan en diferentes configuraciones. Estantes modulares se pueden insertar en las ranuras entre los tableros de pared, creando zonas ajustables de exhibición y almacenamiento.

Almacenaje + Espacio de Trabajo

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Making a 3D-Print House.

Movilidad, adaptabilidad y flexibilidad son los nuevos elementos clave de la oficina moderna. Construido a partir de tableros y listones de madera de palets recuperados, los módulos forman colectivamente un lugar de trabajo moderno, facilitando tanto el trabajo individual y la colaboración - un espacio de trabajo, espacio de colaboración, un salón y una estación de reabastecimiento. Los módulos se componen de planos separados (suelo, pared, techo) y elementos de mobiliario que se montan en diferentes configuraciones. Estantes modulares se pueden insertar en las ranuras entre los tableros de pared, creando zonas ajustables de exhibición y almacenamiento.

Almacenaje + Espacio de Trabajo

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CAPÍTULO III

Movilidad, adaptabilidad y flexibilidad son los nuevos elementos clave de la oficina moderna. Construido a partir de tableros y listones de madera de palets recuperados, los módulos forman colectivamente un lugar de trabajo moderno, facilitando tanto el trabajo individual y la colaboración - un espacio de trabajo, espacio de colaboración, un salón y una estación de reabastecimiento. Los módulos se componen de planos separados (suelo, pared, techo) y elementos de mobiliario que se montan en diferentes configuraciones. Estantes modulares se pueden insertar en las ranuras entre los tableros de pared, creando zonas ajustables de exhibición y almacenamiento.

Almacenaje + Espacio de Trabajo

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Making a 3D-Print House.

El programa incluye elementos necesarios para una vida autónoma, que incluye dormir, vivir, estudiar y el aseo. Debido al espacio limitado (12m²) se han probado diferentes opciones de montaje de los programas, en una especie de “muebles habitables”.

Los múltiples espacios están conectados por un volumen único, en una serie de cuatro niveles con áreas dedicadas para cada una de las funciones del programa. El contrachapado fue elegido como el material para este singular espacio, dando una coherencia visual y unidad a los detalles.

Almacenaje + Estar + Escalera + Aseo

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CAPÍTULO III

Los materiales del módulo son acero y madera contrachapada, prefabricados con las medidas justas para entrar por la puerta principal de la casa y fue montado dentro de ella. El marco de acero fue montado sobre cuatro ruedas de alta resistencia y los paneles de madera fueron encajados en el cubo.

En la planta baja se dispuso una cama simple y un espacio de estudio. Las escaleras esconden cajones y llevan al segundo nivel de meditación y salón de té.

Trabajando bajo los principios del ying y el yang y el movimiento, uno de los lados del cubo se usa para dormir y el otro para trabajar.

Almacenaje + Estar + Escalera + Dormitoriro

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Making a 3D-Print House.

Los materiales del m贸dulo son acero y madera contrachapada, prefabricados con las medidas justas para entrar por la puerta principal de la casa y fue montado dentro de ella. El marco de acero fue montado sobre cuatro ruedas de alta resistencia y los paneles de madera fueron encajados en el cubo.

En la planta baja se dispuso una cama simple y un espacio de estudio. Las escaleras esconden cajones y llevan al segundo nivel de meditaci贸n y sal贸n de t茅.

Trabajando bajo los principios del ying y el yang y el movimiento, uno de los lados del cubo se usa para dormir y el otro para trabajar.

Almacenaje + Estar + Escalera + Dormitoriro

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CAPÍTULO III

Helix es una escalera de caracol de hormigón. Su principal característica es su tamaño, la escalera fue construida a la mitad del tamaño de una convencional para hacer frente a los problemas prácticos de peso y accesibilidad, pero lo más importante son los detalles de su montaje. Mientras que los escalones de la mayoría de las escaleras de caracol se sustentan perimetralmente o por una columna central, Helix transfiere sus cargas directamente a través de sus escalones hasta su base, que en lugar de descansar en el suelo tal como pareciera, se encuentra suspendida de una viga del techo.

Escalera Compuesta

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Making a 3D-Print House.

3.2 Clasificaci贸n Program谩tica.

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CAPÍTULO III

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Making a 3D-Print House.

3.3 COMBINACIONES POSIBLES. 70

CAPÍTULO III

Cocina + Aseo + Estar

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Making a 3D-Print House.

Cocina + Estar + Aseo + Dormitorio

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CAPĂ?TULO III

Cocina + Dormitorio + Aseo + Estar

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Making a 3D-Print House.

Aseo + Estar + Escalera + Dormitorio

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CAPĂ?TULO III

Cocina + Escalera + Dormitorio + Aseo

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Making a 3D-Print House.

多 Posibilidades ?

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CAPÍTULO III

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Making a 3D-Print House.

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CAPÍTULO IV

3.4 APLICACIÓN TÉCNICA. 79

Making a 3D-Print House.

El espacio de impresi贸n para los componentes integrados de este prototipo ser谩 una matriz tridimensional de 6 x 6 x 6 metros de espacio de trabajo. Cada cuadrado representa 1m2 de espacio de impresi贸n.

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CAPÍTULO IV

El material de impresión a utilizar será una mezcla de fibra de vidrio, acero, cemento, agentes de endurecimiento y desechos de construcción reciclados.

El sistema de impresión por contorno permitirá tener una sección de pared, en su cáscara exterior con un grosor de 5 cm y un soporte interior de 10 cm.

El espesor de las multicapas será de 4 cm.

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Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 1. Plano acotado.

82

CAPÍTULO IV

El componente se posiciona en el espacio x,y,z. Éste se rota de su posición original para efectos de ahorro de material y efectividad al momento de la impresión.

83

Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 1. Pieza Final Impresa.

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CAPĂ?TULO IV

Componente Integrado 2. Plano acotado.

85

Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 2. Posici贸n ideal para impresi贸n en el espacio X,Y,Z.

86

CAPĂ?TULO IV

Componente Integrado 2. Pieza Final Impresa.

87

Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 3. Plano Acotado.

88

CAPÍTULO IV

Componente Integrado 3. Posición ideal para impresión en el espacio X,Y,Z.

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Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 3. Pieza Final Impresa.

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CAPĂ?TULO IV

Componente Integrado 4. Plano Acotado.

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Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 4. Posici贸n ideal para impresi贸n en el espacio X,Y,Z.

92

CAPĂ?TULO IV

Componente Integrado 4. Pieza Final Impresa.

93

Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 5. Plano Acotado.

94

CAPÍTULO IV

Componente Integrado 5. Posición ideal para impresión en el espacio X,Y,Z.

95

Making a 3D-Print House.

Componente Integrado 5. Pieza Final Impresa.

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CAPÍTULO IV

Para la fabricación de los muros, el sistema emplea piezas metálicas cada 45 cm que ayudan a rigidizar la estructura.

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Making a 3D-Print House.

Con el conjunto de componentes integrados impresos, luego de que se han seleccionados para lo que vamos a llamar como prototipo 1. de la 3D Print House, deben ser transportados y emsanblados para la obtenci贸n del objeto final de este estudio.

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CAPĂ?TULO IV

Despiece de Componentes. Prototipo 1.

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Making a 3D-Print House.

AxonometrĂ­a del Prototipo 1 de la 3D-Print House.

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CAPĂ?TULO IV

Despiece de Componentes. Prototipo 1.

101

Making a 3D-Print House.

Prototipo 1 de la 3D-Print House.

102

CAPÍTULO IV

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Making a 3D-Print House.

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Bibliografía.

1. La Casa Industrializada, Seis Propuestas para este milenio. Sánchez. S. Pablo. Universidad Politécnica de Madrid. 2015, Madrid.

2-Refabricating Architecture. Kieran Stephen, Timberlake J. McGraw-Hill.

3-Incursiones experimentales en vivienda prefabricada.

El Kit de Muebles. Terrados C. Francisco. Universidad de Sevilla. 2011, Sevilla.

4-3D Printing Unlimited. Kempton William. Oslo School of Architectura. 2013.

5-www.plataformaarquitectura.com 6-www.archdaily.com 7-http://3dprintcanalhouse.com/ 8-http://www.docomomo-us.org/register/fiche/case_ study_house_no_21.

9-https://impresoras3d.com/blogs/noticias/102843079.

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MPAA 7