La impresión de hormigón en 3D permite la construcción de elementos de formas complejas, facilita el diseño a medida y augura una reducción de la huella ecológica de la construcción y la obra pública. En 2019, las iniciativas y las realizaciones de VINCI Construction se multiplican en Francia y en el mundo.

La impresión de hormigón en 3D: robots, ingenieros y arquitectos

Nacida a principios de los años 2000, la impresora 3D y la técnica de la impresión aditiva fueron rápidamente adoptadas por los industriales para producir autopartes, joyas o prótesis. Los materiales utilizados se han multiplicado: plástico, cera, metal, yeso, etc. La capacidad de crear rápidamente series pequeñas y formas innovadoras también inspiró a la industria de la construcción, que sin embargo debe superar una dificultad adicional relacionada con su material preferido, el concreto.

Extrudido a través de la cabeza impresora de un robot impresor en 3D, el hormigo se deposita en capas superpuestas sin que sea necesario recurrir al uso de un molde o de encofrado. La capa impresa debe, a su vez, estructurarse lo suficientemente rápido para no desarmarse mientras se está imprimiendo y permanecer lo suficientemente fresca como para que cada capa se adhiera a la siguiente.

”Esta impresión en capas sucesivas brinda a los ingenieros la posibilidad de poner la forma al servicio del rendimiento y, a los arquitectos, una gran libertad plástica.”,
señala Romanic Quentin, Ingeniero de I+D e Innovación.

Imprimir hormigón en 3D para construir un mundo más ahorrativo en recursos

En tres años (2011-2013), China consumió tanto hormigón como los Estados Unidos durante todo el siglo XX, según un cálculo de Bill Gates (Gatesnotes, USGS). En el resto del mundo, según la OCDE, la necesidad de hormigón crece de manera exponencial: para 2060, África debería construir 90 000 millones de metros cuadrados y China unos 230 000 millones. Sin embargo, el empleo de este material suscita inquietud sobre la escasez de arena.

Limitar al máximo la utilización de materias y materiales, construir sin encofrado, evitar el transporte imprimiendo los elementos a proximidad, es decir, en la obra; hacer obras más silenciosas, reducir los riesgos de salud y seguridad: la impresión de hormigón en 3D podría ser una respuesta a todos estos buenos deseos y forma parte de la investigación y el desarrollo de tecnologías más duraderas.

Gracias a la tecnología digital, la impresión aditiva hace surgir formas modulables que llevan a echar una nueva mirada al diseño de edificios. Una pared de nueva generación podría, por ejemplo, integrar materiales aislantes dentro de una estructura alveolar que minimice tanto el uso de cemento como de material aislante. Además, brinda múltiples posibilidades a la hora de diseñar, como el uso del algoritmo de optimización topológica para mejorar el desempeño mecánico de las estructuras del futuro.

Pero no todas las necesidades quedarán cubiertas: “Por el momento, este es un mercado dirigido a un segmento”, estima Chloé Clair, Directora de Innovación e Ingeniería de VINCI Construction. “Necesitamos casos de uso concreto para poder encontrarle una aplicación a la impresión de hormigón en 3D”, agrega.

Una innovación a la espera de normalización y certificaciones

Si bien la impresión de hormigón en 3D cada día es más prometedora, su aplicación está frenada por la imprecisa determinación de sus características mecánicas. VINCI Construction trabaja en estrecha colaboración con CSTB y el CERIB para evaluar el desempeño del hormigón en 3D a través de experimentos y avanzar en la aceptación normativa del procedimiento y de los elementos producidos.

En Guadalupe, Freyssinet instalará próximamente un poste de telecomunicación con una altura de 12 m, que se beneficia tanto de la modularidad de la impresión de hormigón en 3D como de las características técnicas conocidas de los marcos de hormigón pretensado. El procedimiento de fabricación fue seleccionado en función de la resistencia a los sismos de su compleja estructura, así como por la integración particularmente estética de la estructura en su entorno.

VINCI Construction y sus socios a la vanguardia de la I+D de la impresión de hormigón en 3D

Desde 2017, VINCI Construction participa en la start-up XtreeE, que domina esta tecnología con un nivel de acabado sin igual. Un desagüe de tormenta hecho a medida en Lille y un poste de 4 metros de alto que sostiene el techo de un patio de recreo en una universidad en Aix-en-Provence fueron las primeras aplicaciones emblemáticas de este joven emprendimiento francés.

Otra start-up, esta vez intraempresarial, ha instalado su sala de exposición y sus medios de producción en Dubái (EAU). Concreative, nacida dentro de Freyssinet, colabora con XtreeE para responder al inédito desafío lanzado por Mohammed ben Rachid Al Maktoum, emir de Dubái: Para 2030, 25 % de las construcciones del país deberán estar impresas en hormigón. Una joint-venture que reúne a Freyssinet Golfe con empresas locales acaba de inaugurar una fábrica de 700 m², totalmente automatizada.

Para concientizar a los estudiantes (de ingeniería, arquitectura y diseño) sobre el futuro de la impresión de hormigón en 3D, VINCI Construction y XtreeE lanzaron el 3DCP Challenge. El equipo franco-canadiense de Victor de Bono y Aurélien Catros, ganador del 1er premio, presentó Archelon, una estructura biomimética inspirada en un caparazón de tortuga, que, con sus 60 m de largo y 8 m de alto, cubre las vías y los andenes de una estación de metro aérea. Los ganadores disfrutarán de una pasantía en Concreative de Dubái que, seguramente, alimentará la inspiración de sus futuras creaciones. VINCI Construction y sus filiales continuarán acompañando y presentando nuevos desafíos al resto de los finalistas.