Perspectivas desde lo último en vanguardia en infraestructuras impresas 3-D

Click here to read this post in English.

 

A finales del año pasado, el primer puente “impreso en 3-D” del mundo fue inaugurado en un parque en Alcobendas, un municipio en el norte de Madrid. Bajo el liderazgo de la empresa española ACCIONA, líder a nivel internacional en infraestructuras, este logro supone un avance significativo en la aplicación de esta tecnología.

Como ingeniera especializada en estructuras, desde la oficina de Arup en Montreal, mi interés en la tecnología de impresión en 3-D despertó hace ya diez años. Precisamente, esa curiosidad me ha llevado a interesarme más de cerca por la experiencia de ACCIONA en este campo y su visión de futuro en el mundo de la construcción.

El ingeniero José Daniel Garcia Espinel, Director del Departamento de Transferencia Tecnológica en la Dirección de Innovación de ACCIONA, lideró el proyecto y ha querido compartir su experiencia en Doggerel.

*

Dada la novedad del proyecto, imagino que habría ciertas habilidades que necesitaríais desarrollar para realizarlo. ¿Nos puedes hablar sobre ellas?

Cuando nosotros empezamos a trabajar en este proyecto, hace más de un año, nos dimos cuenta de que realmente no era un proyecto, sino tres: teníamos que desarrollar materiales, teníamos que desarrollar un equipamiento, y además, desarrollar un procedimiento de cálculo y de diseño arquitectónico.

Dentro de ACCIONA contamos con la capacidad y habilidades necesarias para abordar alguno de estos retos, pero no los tres en conjunto. Por esta razón, necesitábamos colaboradores. Por ejemplo, cuando tuvimos que realizar el diseño arquitectónico, nuestro colaborador fue el Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña, que nos ayudó a hacer el diseño arquitectónico basándose en la arquitectura biomimética — es decir, mimetizando formas y geometrías orgánicas que encontramos en la naturaleza.

Sí, con la impresión 3-D podemos construir formas más complejas, más orgánicas de alguna manera, y mucho más fieles a las fuerzas internas de la estructura. Sin embargo, hoy en día, la manera que tenemos de construir, sobre todo detalles de geometría compleja, utiliza mucho más material del que realmente se necesita.

Estás dando precisamente en una de las claves que tiene esta tecnología: el hecho de que te permite construir formas complicadas sin necesidad de construir un molde o un encofrado. Esto se refleja en la geometría que hemos conseguido en el 3DBridge. Hemos realizado formas para las que, si hubiésemos tenido que fabricar un molde, habría resultado muchísimo más caro el propio molde, que la estructura en sí.

Aproximadamente, ¿Cuál ha sido el costo de imprimir el puente en 3-D en comparación con lo que habría costado realizarlo de manera más tradicional?

Es una pregunta bastante recurrente. Al final, es difícilmente cuantificable por la sencilla razón de que, construir este tipo de estructuras tan complejas de una manera convencional, sería prácticamente inviable.

Para ampliar el contexto de mi respuesta, debo anotar que el desarrollo de la impresión 3-D a gran escala ha dado lugar históricamente a dos mega tendencias a nivel mundial: la escuela norteamericana y la escuela europea.

La escuela norteamericana utiliza una tecnología denominada contour crafting o tecnología de control táctil. Se empezó a desarrollar a finales de los años noventa en California por el profesor Behrokh Khoshnevis. Esta tecnología utiliza brazos robóticos con una boquilla por la cual sale el material y está orientada al logro de formas sencillas.

Es una tecnología fantástica para construir muros de hormigón, porque el robot echa un cordón de hormigón fresco sobre otro cordón que has echado previamente, creando un proceso constructivo que va de abajo a arriba. Pero, por otro lado, limita mucho la geometría que puedes conseguir. Con ella se pueden llegar a conseguir altos rendimientos, lo cual está muy ligado al coste, pero la geometría está bastante limitada.

La otra tendencia, la escuela europea, está más orientada a incorporar diseño complejo con completa libertad de formas. La tecnología funciona con un material seco, sobre el que se aplica un conglomerante que fija el material definiendo la figura geométrica por medio de curvas de nivel. Eso significa que tienes completa libertad de formas porque no necesitas material de apoyo, y das más libertad al arquitecto.

Además, la tecnología de la escuela europea es más sostenible en sí misma, porque solo se usa el material absolutamente necesario. Uno de los axiomas más importantes de ACCIONA es precisamente la sostenibilidad.

¿Cómo piensas que la impresión 3-D afectará a la estructura tradicional de este tipo de trabajos en la industria de la ingeniería de construcción?

Nos hemos dado cuenta con este proyecto de que, en el flujo habitual de los trabajos, nos hemos muchos pasos.

Cuando trabajas en un proyecto de construcción, tienes una etapa de diseño. Al final de esta etapa piensas en cómo realizarla, la planificas y terminas plasmándola en un conjunto de documentos y unos planos, todo ello en un formato de dos dimensiones. Estos planos se envían posteriormente a la obra, donde se interpretan. Es entonces cuando al final hay un contrato, el momento en el que empiezan a aparecer todas las partes interesadas que tienen que ver con el proyecto.

En resumen, desde que se empieza el diseño, hasta el producto final que le llega al cliente, hay muchos pasos intermedios y mucha gente que interviene.

La tecnología de impresión 3-D une directamente la parte inicial del proceso, el diseño, con la parte casi final, la construcción. Imagínate la gran cantidad de pasos intermedios que se ahorrarían si pudieras entregar un fichero digital al constructor, y él fabricara directamente con ese fichero.

Por ejemplo, en logística. Ya no es necesario fabricar en un sitio y transportar después unas piezas prefabricadas que, a lo mejor, se tienen que montar a cien o a doscientos kilómetros de distancia para hacer la instalación en el puente. Imagínate, por ejemplo, que nuestra impresora 3-D pudiera estar ubicada en el mismo emplazamiento que la propia obra y que, directamente, de manera digital, pudiéramos mandar el fichero 3-D y fabricarlo in situ. Estaríamos consiguiendo reemplazar toda logística del transporte, quedando únicamente reducida a traer la materia prima para alimentar la impresora 3-D. Estás cambiando de manera radical la forma habitual de funcionar de la industria de la construcción.

En mi opinión, lo que permite la impresión 3-D es aunar el mundo de la arquitectura con el mundo de la ingeniería, que son dos mundos que tradicionalmente han colaborado, pero que nunca antes habían ido de la mano.

Lo que permite la impresión 3-D es aunar el mundo de la arquitectura con el mundo de la ingeniería.

¿Cuáles serían los principales obstáculos que habéis tenido que superar para realizar este proyecto, por ejemplo, el superar la barrera de “esto se puede hacer realmente”?

Este proyecto desde el principio ha sido un reto, tanto desde el punto de vista técnico, como desde el punto de vista de gestión. No sólo es el primer puente del mundo fabricado por medio de impresión 3-D, sino también el primer puente que se ha abierto al público habiéndose fabricado con esta tecnología. Esto implica que legalmente existe una administración pública que es quien, al final, te autoriza este proyecto y que hay una serie de normativas con las que tienes que cumplir.

Lo que permite la impresión 3-D es aunar el mundo de la arquitectura con el mundo de la ingeniería.

Con este contexto, puedes hacer el diseño más vanguardista y complejo del mundo, basado en una arquitectura biomimética, siguiendo formas orgánicas, etc. Pero al final, tienes que cumplir con normativas legales que te obligan a modificar esas formas por seguridad. En nuestro caso, por ejemplo, no cambiamos la geometría, pero tuvimos que añadir unas protecciones laterales para evitar huecos en las barandillas por los que un niño pudiera meter una mano o un pie.

¿Cuál fue la reacción de la administración cuando les dijisteis que queríais hacer un puente impreso en 3-D?

Lo primero que esperas es que te digan que es una locura y que es imposible. Sin embargo, en este caso el cliente — el Ayuntamiento de Alcobendas — nos apoyó desde el primer momento. Trabajamos muy estrechamente con ellos buscando la mejor localización para el proyecto. Nuestra relación de hecho fue más la de un compañero que un cliente.

La verdad es que no sólo las empresas tienen que ser innovadoras, sino también los clientes. Haber realizado este puente dentro de un taller, no tendría ningún mérito. El papel del Ayuntamiento, al final es, y ha sido, fundamental.

 

¿Preguntas o comentarios para José Daniel Garcia Espinel o Maria Mingallon? Envíe un correo electrónico a josedaniel.garcia.espinel@acciona.com o maria.mingallon@arup.com.

Print this post
Read More Articles
Parametric play

October 16, 2014