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Una impresora 3D de gran escala, con el equipamiento más avanzado de Latinoamérica para la construcción aditiva de viviendas de hormigón apropiadas para Chile, inauguró la Universidad del Bío-Bío en su Laboratorio de Prototipado Experimental (PEP Lab) del Centro Interdisciplinario para la Productividad y Construcción Sustentable CIPYCS, en colaboración con el centro de Investigación en Tecnologías de la Construcción (Citec UBB).

La actividad contempló el seminario internacional “Construcción Aditiva: Experiencias y oportunidades para Latinoamérica”, en el auditorio Hermann Gamm de la Facultad de Ingeniería, sede Concepción y, posteriormente, la inauguración y demostración del trabajo de la impresora 3D.

La Universidad del Bío-Bío es un referente nacional e internacional de investigación avanzada en edificación sustentable, con carreras de pregrado, postgrado, laboratorios tecnológicos, ensayos y prototipajes de sistemas constructivos. En ese contexto, desde el año 2018 la UBB, cuenta con una infraestructura, equipamiento y experiencia inicial, pionera en Latinoamérica y en Chile para generar paquetes tecnológicos de manufactura aditiva en hormigón. Desde hace cinco años desarrolla construcción impresa-3D en hormigón con un robot industrial, el cual permite imprimir elementos a tamaño real, y a este se suma la implementación de la impresora-3D de gran escala, constituyendo el equipamiento más avanzado de Latinoamérica en el área, por lo que se ha propuesto promover la industrialización de viviendas impresas-3d en hormigón apropiadas para Chile.

El equipo, un pórtico de dimensiones aproximadas de 5x9x12m, permitirá imprimir volúmenes de forma continua hasta 3,5 m de altura, 6,5 m de ancho y 9 m de longitud, pudiendo además extender las dimensiones de largo. La gigantesca impresora-3D está adscrita al Laboratorio de Prototipado Experimental del Citec UBB y fue adquirida a través de un proyecto FONDEQUIP- ANID EQM210225: Impresora industrial 3D, para prototipado a mayor escala de elementos funcionales y sistemas constructivos con mezclas cementicias optimizadas, liderado por la académicos del Departamento de Ciencias de la Construcción, Dra. Claudia Muñoz Sanguinetti (directora) y Dr. Rodrigo García Alvarado (director alterno), por un monto cercano a los 400 millones de pesos.

Durante la ceremonia inaugural el rector de la Universidad del Bío-Bío, Dr. Benito Umaña, señaló que este es un momento histórico al inaugurar una imponente impresora 3D con tecnología de clase mundial que nos enorgullece como universidad, además del trabajo colaborativo y asociativo que se pone al servicio de la comunidad con un equipo académico y de primer de profesional de primer nivel fruto del trabajo que esta universidad regional y estatal ha desarrollado por largos años.

Por su parte, la seremi de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación de la Macrozona Centro Sur, Sofía Valenzuela, sostuvo que  como gobierno “estamos muy contentos porque se cumplen dos ejes muy importantes, estamos colocando equipamiento mayor en regiones para que se generen capacidades locales que vayan aportando al desarrollo del país y nos alegra tener una directora como Claudia Muñoz liderando esta iniciativa, porque tenernos muy pocas mujeres en dirección de proyectos y, sobre todo, en este ámbito”.

Para la directora del proyecto, Dra. Claudia Muñoz, la impresora 3D da cuenta de las posibilidades de hacer un escalamiento de prototipado a escala real, gracias al trabajo que se realiza hace 5 años en desarrollo tecnológico, con colaboración de redes nacionales e internacionales. “Hoy con este equipamiento hay que pensar en tributar en soluciones reales a los problemas territoriales nacionales, en el déficit y la calidad de las viviendas, los tiempos de desarrollo constructivo, en acortar las brechas tecnológicas territoriales y que tenga un impacto importante en nuestros estudiantes de pre y posgrado, así como en innovación y transferencia tecnológica y colaboración con el sector público y privado”.

Asimismo, el director del Citec UBB, Dr. Ariel Bobadilla, destacó el Laboratorio de Prototipado Experimental, pronto a inaugurarse, lugar donde se encuentra la impresora 3D y que ha sido un logro histórico producto del trabajo y esfuerzo para consolidar el ecosistema de producción de innovación en la Universidad del Bío-Bío.

El grupo de construcción aditiva de la UBB ha ejecutado más de cincuenta elementos impresos, incluyendo mobiliario urbano funcional con bancas y jardineras, columnas, y muros de escala real, constituyendo récords nacionales de impresión en esa altura. Además, se han desarrollado procedimientos de diseño y modelación paramétrica, evaluaciones estructurales, diseños de mezclas para impresión trabajando en conjunto con empresas del rubro, quienes han apoyado el desarrollo tecnológico desde el año 2018; Cementos Bío Bío y aditivos químicos SIKA®, logrando reconocimientos internacionales en revistas científicas y ser finalista el concurso MarcoPolo 100 de innovación tecnológica de la construcción, en que se elaboraron prototipos para vivienda en Toronto, Canadá.

Actualmente, el equipo de investigadores estudia y avanza en soluciones para los refuerzos estructurales para la capacidad antisísmica de las edificaciones impresas, en el diseño de viviendas sensibles al clima y las necesidades de distintos grupos de personas, y en mezclas cementicias con baja huella ecológica, considerando la incorporación de áridos reciclados en su matriz de diseño y adiciones como cenizas volantes u otros subproductos industriales, en concordancia con principios de economía circular y metas de carbono-neutralidad nacionales y globales.

Fuente: Universidad del Bío-Bío

Por Dra. Claudia Muñoz Sanguinetti y Dr. Rodrigo García Alvarado, académicos de la Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño, investigadores asociados al Centro de Investigación en Tecnologías de la Construcción, CITEC Universidad del Bío-Bío.

La cuarta revolución industrial, reconocida como la industria 4.0 y/o transformación digital, conlleva una reformulación de los modelos de negocios tradicionales, haciendo uso de la inteligencia artificial, de robots, de las impresoras 3D, entre otros; para el desarrollo de elementos y/o productos, lo cual mejora la productividad, ecoeficiencia y es compatible con un desarrollo sustentable.

La Universidad del Bío-Bío es un referente nacional e internacional de investigación avanzada en edificación sustentable, con carreras de pregrado, postgrado, laboratorios tecnológicos, ensayos y prototipajes de sistemas constructivos. En ese contexto, desde el año 2018 la UBB, cuenta con una infraestructura, equipamiento y experiencia inicial, pionera en Latinoamérica y en Chile para generar paquetes tecnológicos de manufactura aditiva en hormigón. Desde hace cinco años desarrolla construcción impresa-3D en hormigón con un robot industrial, el cual permite imprimir elementos a tamaño real, y la próxima implementación de una impresora-3D de gran escala, constituyendo el equipamiento más avanzado de Latinoamérica en el área, por lo que se ha propuesto promover la industrialización de viviendas impresas-3d en hormigón apropiadas para Chile.

La Universidad del Bío-Bío en Campus Concepción, instalará en agosto de este año una impresora industrial-3D para viviendas completas y otros elementos constructivos, permitiendo alcanzar mayor nivel de madurez tecnológica de proyectos, con prototipaje a escala real. Este equipo, un pórtico de dimensiones aproximadas de 5x9x12 m permitirá imprimir volúmenes de forma continua hasta 3,5 m de altura, 6,5 m de ancho y 9 m de longitud, pudiendo además extender las dimensiones de largo. La gigantesca impresora-3D está adscrita al Laboratorio de Prototipaje PEP-Lab del Centro de Investigaciones en Tecnologías de la Construcción (CITEC -UBB) y fue adquirido a través de un proyecto FONDEQUIP- ANID EQM210225: Impresora industrial 3D, para prototipado a mayor escala de elementos funcionales y sistemas constructivos con mezclas cementicias optimizadas, liderado por la Dra. Claudia Muñoz Sanguinetti del Depto. de Ciencias de la Construcción, por un monto cercano a las $M400.

Esta impresora completa un relevante repertorio de equipos de construcción aditiva que alberga el mismo laboratorio, constituido por un robot industrial de 2,5 m (KUKA KR120), montado sobre un riel de 7 m. de largo, pórticos de menor escala de 1×1 m, impresoras de arcilla y de plástico de alta calidad, junto con bombas de hormigonado, mezcladoras y extrusores. Además de modelación BIM, análisis estructural y diseño paramétrico, sostenido por un grupo multidisciplinario de investigadores de las Facultades Arquitectura, Construcción y Diseño, y de Ingeniería, quienes llevan cinco años liderando la investigación en este tema en el país y Latinoamérica, encabezado por el Dr. Rodrigo García Alvarado. Estas capacidades se integran además con todo el equipamiento de la Universidad del Bío-Bío en calidad de la construcción y edificación sustentable con más de 30 laboratorios de conformidad, monitoreo ambiental de viviendas, edificios piloto, etc. así como programas académicos posgrado reconocidos y acreditados y centros de investigación disciplinares.

Fig 1: Impresora Industrial UBB: BEM 1 PRO -7500 Be-More. 

Fig 2: Vivienda Prueba UBB.

El grupo de construcción aditiva de la Universidad del Bío-Bío ha ejecutado más de cincuenta elementos impresos, incluyendo mobiliario urbano funcional con bancas y jardineras, columnas, y muros de escala real, constituyendo récords nacionales de impresión en esa altura. Además, se han desarrollado procedimientos de diseño y modelación paramétrica, evaluaciones estructurales, diseños de mezclas para impresión trabajando en conjunto con empresas del rubro, quienes han apoyado el desarrollo tecnológico desde el año 2018; cementera CBB y aditivos químicos SIKA®, logrando reconocimientos internacionales en revistas científicas y ser finalista el concurso MarcoPolo 100 de innovación tecnológica de la construcción, en que se elaboraron prototipos para vivienda en Toronto, Canadá. Actualmente el equipo de investigadores estudia y avanzan en soluciones para los refuerzos estructurales para la capacidad antisísmica de las edificaciones impresas, en el diseño de viviendas sensibles al clima y las necesidades de distintos grupos de personas, y en mezclas cementicias con baja huella ecológica, considerando la incorporación de áridos reciclados en su matriz de diseño y adiciones como cenizas volantes u otros subproductos industriales, en concordancia con principios de Economía Circular y metas de carbono-neutralidad nacionales y globales.

Fig. 3: Muro impresión 3D, altura 2.20 m, Grupo Construcción Impresa UBB.

Fig 4: Prototipos Hormigón 3D, Grupo Construcción Impresa UBB.

De este modo, observamos que la transferencia de conocimiento e integración del desarrollo tecnológico de la manufactura aditiva es una valiosa oportunidad para el sector construcción, tanto para transformar e innovar en los actuales procesos constructivos como además como una oportunidad efectiva para la disminución de las brechas de productividad en Chile y de la activación de la industria de la construcción sustentable, atendiendo la Hoja de Ruta del Programa Estratégico Nacional en Productividad y Construcción Sustentable, Construye2025, en la cual se plantea introducir nuevas tecnologías y mejoramientos, incluyendo la industrialización de la construcción, mediante la identificación de sistemas, procesos y aplicaciones posibles a desarrollar, según el avance tecnológico y las necesidades e intereses locales (CORFO, 2016), junto a otras iniciativas nacionales.

Por Ariel Bobadilla, director del Centro de Investigación en Tecnologías de la Construcción CITEC UBB, y miembro del Consejo Directivo de Construye2025.

Cumplido seis de los 10 años de su programa, Construye2025 se encuentra en un proceso de revisión y actualización de su Hoja de Ruta (HR) y de funcionamiento de su programa de cara a la implementación de su tercera etapa. 

La revisión realizada a la fecha arroja que se ha progresado en la consecución de metas, pero el propósito para lo que resta debe ser, necesariamente, “Acelerar la transformación de la construcción, para juntos avanzar hacia un país más productivo y sustentable”, poniendo énfasis estratégicos en 10 iniciativas priorizadas en cuatro ejes estratégicos, a saber: Construcción industrializada, Construcción Sustentable, Innovación y Mejora Continua (I+D+i) y Construcción 4.0. Trabajo para el cual la industria y universidades deberán cultivar una vinculación bidireccional con más sentido en la realidad y conocimiento de las realidades de unos y otros. 

Con el resultado surgen también, naturalmente, al menos cuatro preguntas básicas a responder: (a) ¿Cuánto hemos avanzado?; (b) ¿Los problemas mantienen vigencia; (c) ¿Qué otros problemas y/u oportunidades han surgido en el intertanto y; lo más importante, (d) ¿Cómo nos organizamos como colectivo para enfrentar con éxito lo que resta del programa?

¿Cuánto hemos avanzado en el mejoramiento de la productividad y sustentabilidad?: El programa identificó en sus comienzos 153 brechas susceptibles de abordar a través de distintas iniciativas, su estado y nivel de avance es el siguiente: 8 brechas han sido cubiertas; 51 mantienen vigencia, pero con trabajos en desarrollo y; de 71 no se cuenta con información y 21 no se han iniciado. Desconociendo la dinámica propia de cada proceso de reducción de brecha y a falta de una métrica objetiva para medir el impacto sobre los resultados esperados del programa, lo que existe son más bien percepciones en cuanto a que se ha mejorado la productividad del subsector edificaciones y la sustentabilidad de los productos y procesos, no más que eso. Iniciativas señeras como Plan BIM, Sistema de Gestión TCQ (Metabase), Centros de Investigación y Extensión y otras alimentan esa percepción. Está pendiente, sin embargo, acordar e implementar una métrica objetiva de medición y evaluación de resultados para poder, en algún momento, responder objetivamente a esa pregunta. Una acción reconocida como clave en cualquier proceso de innovación y mejoramiento continuo, como el que se pretende implementar.

¿Los problemas mantienen su vigencia?: En términos generales sí, lo que ha pasado y suele suceder, son más bien reordenamientos y cambios de enfoque para mejor responder a problemas antiguos, como los de eficiencia energética e hídrica, productos sustentables, certificación sustentable y sustentabilidad en general, que se agrupan ahora bajo el concepto de economía circular. Se busca con lo mismo vincular más correcta y convenientemente los problemas de la sustentabilidad a oportunidades de trabajo, negocio y crecimiento económico. Como bien señala el último informe del Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): “a menos que haya reducciones inmediatas, rápidas y a gran escala de las emisiones de gases de efecto invernadero, limitar el calentamiento a 1,5 °C estará más allá de nuestro alcance”. Esa parece ser la meta de la humanidad en estos momentos, para lo cual, entre otras cosas, es necesario cambiar el paradigma de modelo de producción y consumo por otro más ecoeficiente y circular, que implica reutilizar, reparar, y reciclar materiales y productos existentes todas las veces que sea necesario.

¿Qué otros problemas y oportunidades nuevas han surgido en el intertanto? Claramente la pandemia y la crisis sanitaria que todavía enfrentamos ha sido el evento disruptivo más importante. Una suerte de laguna que ha postergado metas de trabajo e inversión, que en este caso ha afectado de manera importante a la MIPYME más vulnerable de la industria, la menos preparada tecnológica y digitalmente. La reactivación de este sector será prioridad del Estado para los años que vienen. La inversión pública en la etapa post pandemia, deberá ir en ayuda de los sectores y subsectores más afectados, las universidades deben leer bien esas señales y prepararse. El esfuerzo se deberá focalizar en proyectos que fortalezcan la innovación y transferencias de soluciones nuevas o significativamente mejoradas a las ya existente, ideal con atributos competitivos de eco eficiencia demostrables y con alto potencial de generación de empleos y por lo mismo de negocio. Se espera que el esfuerzo público sea capaz de arrastrar volúmenes de inversión privada más significativos y consistentes con la situación de crisis que enfrenta el sector. Proceso donde las alianzas público privadas y el trabajo de las universidades como oferentes tecnológicos será fundamental.

¿Cómo nos organizamos como colectivo para enfrentar con éxito lo que resta del programa, en particular las universidades? Hoy más que nunca la sociedad exige a las universidades respuestas más inmediatas y diversificadas que las que tradicionalmente ha entregado a través de sus programas de formación de profesionales. Le exige atender, además, sus necesidades de producción de innovación y de formación para el trabajo, en un contexto de crecientes demandas sociales y “acelerar en ese empeño”, como se ha señalado. Actores importantes en dicho cometido deberán ser los centros tecnológicos creados al alero del programa, CIPYCS y CTeC, y demás oferentes tecnológicos del mercado, actores principales junto con la industria del proceso de producción de innovación y mejoramiento continuo.

En este escenario, es fundamental que el trabajo de creación de ideas y de apoyo a la resolución de problemas que realizan universidades e investigadores, se vincule cada vez más estrechamente a la producción de innovaciones para el bienestar de la sociedad. Algo que no deja de ser complejo considerando la gran masa de investigadores y el equipamiento para producir innovación está en las universidades y debe servir a múltiples otros propósitos, además. La figura del investigador gobernanzas e infraestructura jornada completa dedicado a producir innovación prácticamente no existe en Chile, no existe mercado para ello todavía. Será fundamental entonces, que las universidades consigan alinear y sumar mejor sus capacidades, practicar una mejor forma de cooperación y, sobre todo, generar gobernanzas y sinergias conducentes a entregar el servicio que la industria y la sociedad toda le demanda, de la forma más costo eficiente posible.