¿Cómo podemos construir más barato y más rápido?
El ingeniero Chuck Hull inventó la primera impresora 3D en 1984.
¿Qué es realmente una impresión en 3D?
Es un método de impresión aditiva de productos tridimensionales. Se diseña un componente en un programa CAD, luego la información se envía a la impresora. Luego, el objeto se imprime en capas individuales. Esta metodología es interesante para la producción de prototipos, modelos, herramientas y piezas prefabricadas.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren benötigt man keine aufwendigen Formen und Formwechsel mehr. Viele Arbeitsschritte entfallen. Es posible aplicar geometrías complejas y se puede producir en serie. En general, estas ventajas conllevan una producción más eficiente desde el punto de vista energético.
Esta innovación permite muchos planteamientos interesantes. Neben der Arbeit mit Kunststoff und Metallen können auch Tone, Wachse oder Harze benutzt werden.
Un buen ejemplo de esto es un avión. Un mayor peso significa más queroseno. Mit dem 3D Druck können geschwungene Strukturen jedoch viel leichter produziert werden. La impresión en 3D también es aplicable en medicina, por ejemplo, para prótesis individuales. La industria llega incluso a imprimir carne a partir de proteínas vegetales con la consistencia masticable de la carne real.
La producción in situ es un paso importante en la impresión en 3D. Ahorra largas distancias, porque solo es necesario reenviar la información digital.
Kann der 3D-Druck auch in der Baubranche eingesetzt werden? Wird dies das Bauwesen revolutionieren?
En la industria de la construcción, la impresión en 3D está todavía comenzando. Todavía no es posible predecir cómo se desarrollará esta tendencia en el futuro.
Es gibt schon nachhaltigere Alternativen zum Baustoff Beton, wie Ton oder Lehm. Beim 3D-Druck wird der meistens flüssige Beton in Lagen aufgeschichtet. Das kann man sich wie bei einer Sahnetorte vorstellen, mit dem Druckknopf als Spritzbeutel. Ya existen algunos proyectos en la industria de la construcción que se han creado utilizando una impresora 3D. Los países pioneros son China, Emiratos Árabes (Dubai) y Estados Unidos.
In Deutschland gibt es noch keine Normen und Standards für den 3D-Druck und daher noch wenige gedruckte Gebäude. Sin embargo, la Universidad Técnica de Múnich ha estado investigando esta innovación durante años. Daher wurde in Deutschland eine Baugenehmigung für zwei gedruckte Gebäude mit mehreren Stockwerken ausgestellt wurde.
In Beckum in Nordrhein-Westfalen entsteht das erste Einfamilienhaus mit zwei Geschossen. En total, se necesitaron 100 horas de impresión.
In Wallenhausen in Bayern entsteht das erste Mehrfamilienhaus mit drei Stockwerken und insgesamt 380 m² Wohnfläche. Los expertos desarrollaron un hormigón utilizado exclusivamente para la impresión 3D.
Eine große Herausforderung ist hierbei die Zusammensetzung. Die Unternehmen halten die Rezeptur noch geheim. Der Beton muss einige Voraussetzungen erfüllen: Als Frischbeton soll er zum einen pumpfähig sein. Debe tener una buena forma para ser transportado a través de la abertura de la boquilla. Die Zusammensetzung soll schnell erhärten, damit die Konstruktion nicht versagt, wenn eine neue Schicht auf den Wulst aufgetragen wird. Por otro lado, el hormigón no debería endurecerse demasiado rápido, de lo contrario no habría adherencia con las capas inferiores.
Tan pronto como se ha encontrado la composición adecuada para el hormigón, se atornilla una impresora 3D a una cimentación. La empresa Peri ha asumido esta tarea y ha desarrollado una impresora. Es un sistema de portal con varios módulos que se pueden configurar individualmente. La velocidad más rápida es de un metro por segundo. Damit aber gleichzeitig manuelle Arbeiten durchgeführt werden können, wird nur mit 25 Zentimeter pro Sekunde gedruckt, weshalb für einen Quadratmeter ungefähr fünf Minuten benötigt werden.
Los trabajos adicionales son, por ejemplo, los huecos de las ventanas o la electrónica, como los enchufes. Entonces, no hay paredes continuas impresas, por ejemplo, con un ancho uniforme de 24 centímetros, sino dos paredes individuales con un ancho de tres a diez centímetros que forman una pared hueca. Die Innenseite wird nicht komplett mit Beton gefüllt, sondern mit einem Dämmmaterial ergänzt. Das ist leichter und verbraucht weniger Material.
¿La impresión 3D revolucionará la industria de la construcción?
En teoría, existen muchas ventajas de utilizar la impresión 3D en la industria de la construcción.
Der 3D-Druck würde dem Fachkräftemangel entgegenwirken, weil viel weniger Fachkräfte gebraucht werden. Hay menos desperdicio, porque solo se usa el material realmente necesario. Cada recorte se planifica desde el principio.
Es interesante notar que también es posible utilizar productos reciclados. En Italia, existe la empresa WASP . Anstelle von Beton arbeitet man hier mit natürlichem Schlamm. Als Beimischung werden Abfallprodukte aus der Reisherstellung genutzt. En Amsterdam, surgió la idea de imprimir una casa a la orillas del canal hecha de bioplástico. En general, la impresión 3D también reduce el consumo de energía, porque se omiten muchas rutas de transporte, por ejemplo, materias primas y trabajadores.
Es posible aplicar geometrías individuales. Herkömmliche Technologien können nicht so programmiert werden, denn es wird keine Schalung benötigt. Por tanto, los arquitectos tienen más opciones para expresarse.
Ist der 3D-Druck aber überhaupt möglich?
Sin embargo, los obstáculos de esta tecnología son predominantes. La gente todavía tiene que aceptar las casas impresas en 3D. Se ven muy especiales, con las crestas en las paredes. Dies wird wahrscheinlich noch dauern, wenn man andere Trends wie den Fertigteilbau betrachtet.
La tecnología a veces alcanza sus límites, ya que solo se pueden usar ciertos materiales. En Estados Unidos, se anuncia la fabricación de casas en 24 horas. Sin embargo, esto solo afecta a los muros y no al resto de instalaciones, como al diseño de los interiores. También lleva algo de tiempo configurar y calibrar la impresora.
In Krisengebieten wären 3D-Drucker vorteilhaft. Nach Naturkatastrophen könnte der Wiederaufbau schneller und kostengünstiger sein. Die Idee ist auch, dass in Entwicklungsländern mit Materialien vor Ort schneller und kostengünstiger gebaut werden könnte. In Ländern mit Krieg in der Nähe könnten schnell neue Gebäude erbaut werden, damit die Menschen nicht weit flüchten müssen und in ihrer Heimat bleiben können.
Allerdings kommen auch andere Hürden hinzu. ¿Cómo se debe transportar una impresora 3D? ¿Están disponibles los materiales adecuados en el sitio?
Otro problema es que hasta ahora solo es posible crear componentes estructurales verticales o elementos de apoyo sometidos a compresión. En todas las partes donde se produzcan las fuerzas de flexión o tracción, resulta difícil imprimir los componentes.
¿Es la impresión 3D realmente tan sostenible como piensan los partidarios? Durante la impresión, el desperdicio se minimiza, porque es posible calcular exactamente lo que se necesita. Allerdings benötigt man für den speziellen Druck auch viel mehr Zement, bei dessen Herstellung sehr viele Emissionen entstehen. A modo de comparación, las emisiones nocivas son incluso peores que las del tráfico aéreo. En el caso del hormigón en 3D, se utiliza aproximadamente el doble de cemento que en el caso de las láminas convencionales.
Resultado
En el futuro, será imposible renunciar al hormigón. Las grandes cimentaciones y puentes, por ejemplo, tendrán que utilizar este material resistente durante un tiempo aún más largo. Las ventajas de la impresión 3D son comprensibles en teoría, pero no están suficientemente probadas.
Por supuesto, se puede utilizar para avanzar en la digitalización en la industria de la construcción. Sin embargo, si nos fijamos en los desafíos, pronto queda claro que estos trabajos aún deben considerarse críticamente. En el futuro, los materiales de construcción cambiarán. Nachhaltigere Produkte, wie Lehm und Holz, müssen eingesetzt werden, damit die Klimakrise noch vermieden werden kann.
La apariencia de la impresión en 3D también está en duda. Por supuesto, es una cuestión de opinión, pero no está claro qué aspecto tendrá la construcción en diez años.
Es difícil hacer declaraciones confiables, porque todo está todavía en sus inicios y los cálculos de costes aún no están publicados. Simplemente no hay suficiente experiencia con las casas impresas.
Trotzdem geht die Entwicklung immer weiter und es bleibt spannend. Quizás en el futuro, solo se imprimirán en una planta las partes individuales para la obra de la construcción. Eine besonders spannende Innovation ist das Drucken auf dem Mars. Forscher haben dort Ton gefunden, mit dem man auch in den 3D-Druck gehen könnte.
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