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Impresión 3D en Chile: avances en la construcción

Fecha: 17/03/2024

El seminario “Avances de Construcción Impresa 3D”, organizado por CTEC, buscó presentar las diversas iniciativas que se están ejecutando y estudiando en el país. En este marco, se presentó la experiencia de José Pinto Duarte, director del Centro Stuckeman de Computación para el Diseño (SCDC, por sus siglas en ingles), de la Universidad de Pensilvania y líder de uno de los equipos ganadores del 3D-Printed Habitat Challenge, de la NASA. 

El pasado 12 de marzo, el Centro Tecnológico para Innovación en la Construcción, CTEC, organizó el seminario “Avances de Construcción Impresa 3D”, una instancia en la que se abordó el desarrollo local de la Impresión 3D a través de proyectos como Construye Zero, Fondecyt 1221730 y 3D Ma-Co UBB. 

La jornada que se realizó en el Parque de Innovación CTEC, en Laguna Carén, comenzó con la presentación de Daniela Vásquez, gerenta general del Programa Construye Zero, quien realizó una introducción respecto de las protencialidades de la Impresión 3D en el país, en el marco de Construye Zero que, entre sus diversos objetivos, busca descarbonizar la industria de la construcción.

Reinterpretando a Matta en 3D

Luego, fue el turno de Pedro Soza, arquitecto de la Universidad de Chile, Master in Science of Architecture y PhD in Architecture por el Georgia Institute of Technology de Estados Unidos. Académico e Investigador del Departamento de Arquitectura de la Universidad de Chile y de Rodrigo García, arquitecto de la Universidad Católica de Chile, Master en Informática de la Universidad Politécnica de Madrid y Doctor en Representación Arquitectónica de la Universidad Politécnica de Catalunya. Académico e investigador de la Universidad del Bío-Bío en Concepción.

Los investigadores presentaron los avances del proyecto ANID/FONDECYT “Diseño y construcción digital de viviendas basado en ilustraciones de Roberto Matta”. Esta investigación propone desarrollar un sistema de diseño y construcción digital de viviendas basado en una interpretación y revisión de 6 ilustraciones o propuestas residenciales del artista, para promover entornos habitacionales diversos.

El proyecto plantea una metodología exploratoria con técnicas mixtas, realizando una interpretación de las ilustraciones, a partir del análisis del contexto cultural e intenciones artísticas, además de su recopilación, restitución perspectiva y modelación de elementos. De acuerdo a lo que se plantea en su web, se elaborará una definición de parámetros de diseño y construcción impresa 3D, con una implementación tecnológica, pruebas y configuración en BIM. Confluyendo en la materialización y montaje de exhibiciones de los ambientes interpretados, en sesiones de evaluación y también difusión pública.

Como un desafío que están piloteando amparados por el grupo de manufactura aditiva de la Universidad del Bío-Bío, García indicó que está en desarrollo una avance relacionado con cómo resolver los temas estructurales en la impresión 3D. “Tener capacidades antisísmicas en las viviendas es crucial para Chile. La estrategia que estamos trabajando en este prototipo incorpora tensores cada 80 centímetros, con una cadena de refuerzo en el sobrecimiento y una cadena de amarre, guías de amarre entre los muros. Esto hace que se demore la impresión, a pesar de la rapidez que habíamos experimentado, por ejemplo, en el desarrollo de una cabina que presentó 40 minutos por metro de muro impreso; con este piloto, se está demorando 90 minutos en ejecutar los pilares, pero bueno, tenemos que hacerlo así”, comentó.

TACC 10 Construye Zero: Hormigón 3D y Eco Hormigón

Como parte del Programa Construye Zero, Marjorie Córdova, subgerente de Soluciones Constructivas de Melón, presentó los avances del protecto Tecnologías de Adaptación ante el Cambio Climático (TACC) 10: Hormigón 3D y Eco Hormigón, que busca implementar un nuevo sistema constructivo a través de la impresión 3D, haciendo más eficiente el uso de las materias primas, minimizando la generación de residuos y reduciendo los tiempos de fabricación de las piezas constructivas, fomentando con ello la economía circular del sector.

De esta forma, con foco en la descarbonización, se busca emplear hormigones con menos cemento, un eco-hormigón que apunte a una construcción sostenible. “Esta iniciativa se enfoca en la implementación de un novedoso sistema constructivo mediante esta impresión 3D, con el propósito de optimizar el uso de materias primas, reducir la generación de residuos y acortar el tema de la fabricación. En ese sentido, esto involucra el tema de mejorar las materias primas locales y la validación como ecosistema”, señaló Córdova.

Junto con lo anterior, también destacó los desafíos de la introducción de la tecnología de impresión 3D en la industria, particularmente los ligados a las materias primas, la normativa y el diseño estructural. “Se indicó en la introducción que en Chile hay desastres naturales, por lo tanto ahí la ingeniería también cumple una labor súper importante. Es decir, queremos hacer cosas, queremos mirar todo el ecosistema que tenemos en el mundo, pero tenemos que adaptarlo a nuestra realidad y es totalmente distinto. En ese sentido, el enfoque sostenible va en esa línea. Con la mirada de que queremos, de alguna u otra forma, tener cero carbonización. Y es eso lo que estamos proponiendo con este TACC o con este sistema tecnológico”.

Charla Magistral

Finalmente, fue el turno de José Pinto Duarte, director del Centro Stuckeman de Computación para el Diseño (SCDC, por sus siglas en ingles), de la Universidad de Pensilvania y líder de uno de los equipos ganadores del 3D-Printed Habitat Challenge, un concurso organizado por la NASA con el objetivo de encontrar soluciones de viviendas habiatables en Marte, a través de la impresión 3D.

Pinto presentó los principales retos de la implementación de la tecnología de construcción aditiva, además de los detalles de un piloto que están ejecutando en Alaska, con el objetivo de testear modelos habitables de vivienda impresos en 3D. “Llegar a una solución de este tipo requirió innovación en varios aspectos. En particular, en este caso se estableció un sistema que tiene un diseño a partir de requerimientos para llegar a la solución propuesta. El sistema se apoya bastante en inteligencia artificial y definición paramétrica de reglas. Lo que hace, es que permite que alguien que necesita una vivienda pueda interactuar con el sistema y las mismas restricciones de este, le dan un output óptimo para lo que cada persona necesita. Una vez se tienen los requerimientos levantados en relación a la interacción que el cliente tiene con el sistema, es necesario transferir esos requerimientos a un prototipo, una vivienda de forma fácil o rápida y ahí es donde surge la necesidad de incursionar en aspectos como impresión 3D”, comentó.

Junto con ello, agregó que el objetivo del centro que lidera es “representar los distintos aspectos que se necesitan para realizar impresión 3D, que no es un proceso simple, tiene varias variables. Estamos trabajando en un modelo matemático que permita plasmar estas variables en un sistema que termina en la impresión 3D. Uno de los desafíos que tenemos a la hora de implementar estos sistemas, es tratar de apoyarse en materiales locales, pues disminuye el impacto que tiene en el ambiente en general y se puede potenciar productos de la zona para realizar la impresión 3D”.

El seminario concluyó con un plenario integrado por los expositores del encuentro y que fue moderado por Carolina Briones, directora ejecutiva de CTEC.

Construye Zero: A paso firme hacia una construcción sustentable

Fecha: 29/12/2023

Por Daniela Vásquez J., arquitecta y gerente general de Construye Zero. 

En medio de la crisis climática, donde la urgencia de abordar y ser resilientes al cambio climático se hace más evidente, surge Construye Zero. Este Programa Tecnológico liderado por CTEC y apoyado por Corfo, que completa su primer año de avance de un total de tres, se centra en el desarrollo de 10 Tecnologías de Adaptación al Cambio Climático (TACC) destinadas a transformar la industria de la construcción y contribuir a la descarbonización del país.

Innovación tangible y ejemplificadora en marcha

La iteración constante de prototipado, medición y mejora es esencial para desarrollar soluciones tecnológicas pertinentes. En el Parque CTEC, la construcción de “Parawatts” es un hito significativo en el testeo de energías renovables, siendo este un kit de energía solar autónomo y de “plug and play”. Parawatts colabora con el “Módulo NetZero”, que aspira a reducir la huella de carbono en construcción modular mediante soluciones de bajo impacto, desde el diseño BIM hasta la fase inminente de construcción y operación.

En cuanto a soluciones constructivas, “Impresión 3D y Eco Hormigón” está por iniciar su fase física, ofreciendo un sistema que optimiza el uso de materias primas y reduce la generación de residuos, transformando la construcción tradicional de viviendas sociales. En simultáneo, se lanzará el prototipaje de “Fachadas adaptables industrializadas”, con avances que incluyen el desarrollo de tipologías, conexiones y detalles, reduciendo tiempos y residuos para cambiar la forma de construir edificios en Chile. 

Finalmente, el “Laboratorio de Materiales”, proveerá al mercado nacional un espacio de prueba y validación con foco en el cambio climático. Hasta ahora se han definido requerimientos de ensayo y el diseño de la cámara para iniciar su construcción en 2024.

Plataformas digitales para la construcción del ahora

La digitalización y gestión de la información es clave en la toma de decisiones, por lo que está siendo abordado por medio de tres TACC. “Pasaporte de Materiales P+” ha logrado avances claros, colaborando estratégicamente con otras plataformas y anticipando el desarrollo de la etiqueta “+GreenProduct”. “Plataforma de Optimización y EE” también ha progresado, destacando la creación de una red neuronal predictiva para reducir el consumo energético en viviendas. Simultáneamente, el “Gemelo Digital” se presenta como una herramienta esencial, centralizando información de otras TACC, para mejorar la eficiencia y sustentabilidad de los proyectos, buscando cambios sustanciales desde las etapas tempranas de diseño hasta la operación utilizando modelos BIM e instrumentos de medición.

Construye Zero como un agente transformador en la construcción, abre caminos hacia un futuro donde la eficiencia y la adaptabilidad deberán ser esenciales en la industria. Con un año de avances cruciales, este programa ejemplifica que la innovación, el compromiso y la colaboración son las claves para construir un futuro más sustentable y resiliente al cambio climático.

*Construye Zero es liderado por el Centro Tecnológico para la Innovación en la Construcción CTEC. Participan como coejecutores la CDT de la CChC, Acciona, USACH, IDIEM y Echeverría Izquierdo. Participan como asociados y partners: Melón, VerdeActivo, Inves, Kaptus, Recylink, Grupo Cintac, Watgen, Revaloriza, Chile GBC, EcoAza, Vorwerk, Efis, Bioasilant, Injas, Falabella Inmobiliario, Volcán, AZA, Catálogo Arquitectura y René Lagos Engineers. Más en www.ctecinnovacion.cl/construye-zero

Impresión 3D: velocidad, precisión, calidad y sustentabilidad

Fecha: 27/05/2021

Las primeras investigaciones para el desarrollo de viviendas sociales están demostrando la factibilidad técnica de la tecnología, su competitividad y el enorme aporte medioambiental, social y económico que puede alcanzar.

Hoy, los nuevos sistemas constructivos y las soluciones arquitectónicas eficientes y sustentables se están robando todas las miradas. La impresión 3D, por ejemplo, está revolucionando la construcción de viviendas sociales gracias a la reducción de los costos, la mayor rapidez en faena y la reducción de desechos en obra, entre otras ventajas.

Marianne Küpfer, socia directora de Proyectos de René Lagos Engineers, y Fernando Marín, director de Proyectos e Iniciativas Globales de la Vicerrectoría de Desarrollo y Gestión de la Universidad Mayor, han sido fieles representantes de la tecnología, que podría cambiarle la cara a las viviendas sociales chilenas, gracias a un proyecto respaldado por Corfo que favorece la impresión 3D de hormigón.

“El principal objetivo del proyecto es crear y validar una metodología que permita que la tecnología de impresión 3D de gran escala (2 o 3 pisos) se pueda desarrollar en Chile, enfrentando nuestras particulares condiciones sísmicas reflejadas en las estrictas normas chilenas. La tecnología ya está desarrollada en varios países del mundo, pero con condiciones sísmicas mucho menos exigentes que las nuestras”, señala el investigador.

La idea de esto sería validar que todas las ventajas de esta nueva manera de construir sean aprovechables en Chile y que las modificaciones estructurales mantengan la tecnología en niveles competitivos, tanto para vivienda social como para otros segmentos de vivienda.

¿Cómo se evaluó la factibilidad de construcción con tecnología H3D para viviendas sociales en Chile? La ingeniera Marianne Küpfer recuerda que el primer paso fue elaborar una propuesta arquitectónica que se ajustara a los estándares Minvu para viviendas sociales y que, al mismo tiempo, se pudiera materializar de manera eficiente con tecnología de impresión 3D. El segundo paso fue verificar la factibilidad técnica de la propuesta en cuanto a un diseño estructural sismorresistente acorde a la normativa chilena; mientras que, el tercero, fue realizar una comparación del prototipo propuesto, con alternativas más tradicionales de construcción en la zona central de Chile, como son la albañilería confinada y el hormigón armado convencional.

Según la especialista de René Lagos Engineers, construir con esta tecnología genera beneficios como la reducción considerable de mano de obra, la eliminación del uso de moldajes, la reducción de residuos de construcción, la ejecución con un alto control de calidad, la versatilidad de formas que se pueden lograr y la flexibilidad de usos que se le puede dar a la tecnología de impresión 3D. Igualmente, Fernando Marín, de la Universidad Mayor, valora la velocidad de construcción y la calidad y precisión de la obra automatizada, lo que permite adelantar en fabrica muchas otras terminaciones que, finalmente, también redundan en los plazos. “Si bien hemos apuntado esta investigación a la vivienda social como objeto de estudio y ya habiendo validado el cumplimiento de la normativa sísmica chilena, la tecnología tiene también muchas otras aplicaciones, tales como paneles, mobiliario urbano y casi cualquier obra de arquitectura de hasta tres pisos por ahora”, argumenta.

Junto con evaluar esta tecnología en su condición actual, los investigadores están trabajando en modificar y mejorar su uso, incorporando en la mezcla de impresión otros materiales como la nanocelulosa, para reducir la cantidad de cemento. “Desde la Universidad Mayor, estamos trabajando ya en ensayos de laboratorios en nuestro Centro de nanotecnología aplicada, para alcanzar esta nueva meta que tributa a los objetivos país en temas medioambientales”, cuenta Fernando Marín.

Si bien los cambios en el rubro de la construcción son difíciles de implementar, toman tiempo y requieren demostrar un beneficio económico, aspectos complementarios como el bajo impacto ambiental y la economía circular han ido abriéndose camino. “El mercado poco a poco va entendiendo lo que esto implica y va exigiendo soluciones habitacionales alineadas con estos aspectos. Para RLE es importante participar en la evaluación de estos nuevos sistemas constructivos, pues la seguridad estructural de las viviendas, ante la alta sismicidad que afecta frecuentemente a nuestro país, debe ser considerada una variable fundamental”, argumenta Marianne Küpfer.

Manufactura aditiva

Para certificar la impresión 3D en hormigón como sistema constructivo no tradicional y masificar su uso en la industria de la construcción, nació el proyecto “Anaquel de manufactura aditiva, hacia un nuevo lenguaje arquitectónico”, que lidera la arquitecta Verónica Arcos. Mediante la fabricación de prototipos arquitectónicos a escala real, se ha ido construyendo un catálogo de piezas que pretende validar la tecnología frente a postulaciones de financiamiento mayores y de más largo aliento.

El proyecto tiene cinco etapas y en este momento están en la segunda. “La meta final del proyecto es certificar la impresión 3D en hormigón como un sistema constructivo no tradicional, para comenzar a masificar su uso en la industria de la construcción, tanto en Chile como en el resto de la región”, señala Verónica Arcos, quien cree que dadas las condiciones de crisis social, sanitaria, económica, política y ambiental, es fundamental operar con sistemas tecnológicos más económicos, sustentables, seguros y eficaces.

La impresión 3D en hormigón, en este sentido, ofrece muchas ventajas que la destacan sobre los métodos convencionales. Por ejemplo, el hecho de que no requiere moldajes, se traduce en la eliminación total de escombros, acelera los tiempos de la obra gruesa y reduce la cantidad de mano de obra en la faena. Además, la arquitecta destaca que el mayor control permite reducir en un porcentaje alto el riesgo como parte del presupuesto y brinda más seguridad a los trabajadores, ya que son los robots los que hacen la faena. “Ofrece una libertad formal nunca antes vista en nuestro campo, dando pie a un nuevo lenguaje arquitectónico: un lenguaje basado en la forma resistente tanto en el proceso de impresión como después del fragüe”, puntualiza Arcos.

Según la especialista, quien es Master of Architecture del Berlage Institute en Rotterdam, la tecnología de punta se traducirá necesariamente en una reducción de costos, procesos más sustentables, mayor rapidez en la faena y en la oportunidad de personalizar las viviendas o edificaciones de los usuarios. “Si se construye un conjunto de 30 viviendas sociales, se podrán tener 30 fachadas distintas, sin alterar los costos de manera significativa. Esos costos serán más bien marginales. Esto permitirá tener barrios más amigables, donde la gente pueda sentirse más identificada con sus casas. Además, pienso que al bajar los costos de construcción, si hablamos de vivienda social, eventualmente se podrían obtener viviendas de mayor superficie que las actuales. Lo que después de la pandemia que estamos viviendo sabemos que es imprescindible”, afirma.