La seguridad estructural es una gran preocupación para los propietarios cuando llega el momento de su compra única en la vida. Afecta directamente la durabilidad y la resistencia y es una buena métrica para analizar la vida útil de una casa.
Las casas impresas en 3D utilizan técnicas de construcción no convencionales que pueden generar preocupaciones con respecto a la seguridad estructural. Está perfectamente bien ser escéptico ya que la tecnología es nueva y aún no ha resistido la prueba del tiempo. Sin embargo, los primeros usuarios han mostrado resultados muy prometedores.
Entonces, ¿una casa impresa en 3D es estructuralmente segura? Sí, una casa impresa en 3D es estructuralmente segura. Las casas impresas en 3D son estructuralmente sólidas y fuertes, tanto (o en algunos casos, incluso más) que sus contrapartes construidas convencionalmente. Estas casas incorporan una variedad de tecnologías en su proceso de construcción que las hace duraderas y duraderas.
Estas afirmaciones están respaldadas por una extensa investigación revisada por pares que se ha llevado a cabo en los últimos años. Los científicos e ingenieros han estado trabajando arduamente para probar la resistencia de las casas impresas en 3D.
Sus resultados indican que las casas impresas en 3D igualan (y en ciertos casos superan) a sus contrapartes de acero o madera construidas convencionalmente (fuente). Tenga la seguridad de que si su casa en el futuro es una casa impresa en 3D, no tendrá que preocuparse por su rigidez estructural.
¿Es una casa impresa en 3D estructuralmente segura?
También puede informarse sobre la seguridad contra incendios de las casas impresas en ¿Son ignífugas las casas impresas en 3D? y ¿Son las casas impresas en 3D a prueba de huracanes? y sobre costos en ¿Cuánto cuesta una casa impresa en 3D?
No solo son seguros, el mercado de la impresión 3D también está creciendo, consulte nuestro análisis en ¿Es estable el mercado de la vivienda impresa en 3D?
¿Qué hace que una casa impresa en 3D sea estructuralmente segura?
Hablemos de qué tecnologías utilizan las casas impresas en 3D que las hacen duraderas. Varios factores contribuyen a la resistencia estructural de una casa impresa en 3D.
El material utilizado para la construcción quizás desempeñe el papel más importante a la hora de determinar la viabilidad de una casa impresa en 3D. Puede variar desde concreto, madera e incluso arcilla (para obtener más información sobre esto, le recomendamos que consulte nuestra publicación «¿Puedes hacer una casa impresa en 3D con arcilla?»).
El material más común que se utiliza en este momento es el concreto. Tiene alta fluidez y tiempos de fraguado cortos, lo que lo hace perfecto para aplicaciones de impresión 3D.
El hormigón también adquiere la mayor parte de su resistencia al poco tiempo de fraguar, lo que ayuda a mejorar la rigidez de la estructura que se imprime con él. Para obtener más información sobre las casas impresas en 3D, consulte nuestra publicación ¿Resistirán las casas impresas en 3D la prueba del tiempo? ¡Durabilidad/ Resistencia/ Sostenibilidad!
Otro factor importante es el diseño (y por extensión, el proceso de construcción) de la casa. La impresión 3D funciona según el principio de extrusión, mediante el cual el material se coloca en capas continuamente para erigir una estructura tridimensional.
Este proceso de estratificación está fuertemente influenciado por el diseño de la casa. Puede tener forma de cúpula, que en su mayor parte es independiente y puede soportar su propio peso.
O puede ser una casa de paredes rectas con techo. En ese caso, es posible que se necesiten refuerzos para fortalecer los miembros estructurales individuales de la casa (hablaremos más sobre eso más adelante).
Muy a menudo, se utiliza un híbrido de técnicas de construcción convencionales e impresión 3D para construir. Esto representa ahorros de costos y se ocupa de operaciones especializadas que el cabezal de impresión podría no ser capaz de ejecutar.
Consulte también “¿Las casas impresas en 3D tienen una base? Materiales y métodos»
Este aporte humano también actúa como una capa adicional de responsabilidad (juego de palabras intencionado) y permite a los trabajadores asegurarse de que los requisitos estructurales de la casa estén a la altura.
Si aún no está convencido de la durabilidad de una casa impresa en 3D, consulte este artículo, que cubre diferentes aspectos de su durabilidad y vida útil.
Además, para obtener más información sobre terremotos y estructuras impresas en 3D, consulte nuestra publicación titulada «¿Puede la casa impresa en 3D resistir los terremotos? Limitaciones de diseño y cimentación“
¿Cómo afecta el proceso de capas a la fuerza de las casas impresas en 3D?
Cabezal de impresión utilizado para la impresión 3D de hormigón. Fuente: sculpteo.com
El proceso de extrusión funciona de tal manera que el cabezal de impresión de la impresora 3D se mueve por el perímetro y deposita un chorro de hormigón sobre la superficie.
El hormigón utilizado en el proceso necesita tener muchas cualidades para ser efectivo. Lo más importante es que debe secarse y fortalecerse rápidamente para que pueda soportar el peso de las capas que se encuentran encima.
Esto se logra agregando acelerantes y superplastificantes al concreto. Ambos aditivos ayudan a que el concreto fragüe más rápido y obtenga la resistencia requerida antes de que se coloque la siguiente capa encima.
También se pueden añadir otros aditivos para aumentar la resistencia del hormigón a la corrosión ya los cambios de humedad. Además y para otras aplicaciones, los efectos de la estratificación se pueden mitigar en aplicaciones específicas como piscinas, como se explica aquí.
Aparte de eso, el proceso de estratificación se ajusta constantemente para tener en cuenta el espacio entre las capas. Esto asegura que la pared (o el miembro estructural) tenga suficiente fuerza para soportar su peso y el peso de las estructuras que se están construyendo encima.
Puede parecer contradictorio, pero el concreto (a pesar de su forma en capas) es extremadamente resistente y las primeras adopciones de fabricación aditiva (la tecnología detrás de la impresión 3D) han demostrado ser fuertes y duraderas.
Estas estructuras han sido rigurosamente probadas y han demostrado cumplir con los estándares de seguridad en muchos códigos de construcción en todo el mundo. (Puedes encontrar más detalles al respecto al final del artículo)
Otra preocupación es el agrietamiento en las capas del concreto debido al secado desigual. Las barras de refuerzo pueden ayudar a mitigar ese problema. Su uso y beneficios se discutirán en los siguientes párrafos.
¿Cómo ayudan las barras de refuerzo a fortalecer una casa impresa en 3D?
El refuerzo (o barra de refuerzo) juega un papel importante en el fortalecimiento estructural de una casa. Se empareja con el hormigón y le da la resistencia a la tracción necesaria para convertirlo (el hormigón armado) en uno de los materiales de construcción más duraderos.
El problema radica en la incorporación de barras de refuerzo convencionales en el proceso de construcción 3D. Dado que es un proceso de capas, no puede haber obstrucciones en el camino del cabezal de impresión, y eso hace que la incorporación de barras de refuerzo convencionales sea un desafío.
Ha habido varias innovaciones en la industria de la impresión 3D para superar ese desafío y se han desarrollado varias técnicas nuevas que permiten la integración de barras de refuerzo en la construcción 3D.
Smart Dynamic Casting (desarrollado por investigadores de ETH, Zúrich) es una de esas innovaciones que ha permitido utilizar barras de refuerzo en el proceso de construcción en 3D.
Fundición dinámica inteligente. Fuente: researchgate.net
También han surgido sustitutos de las barras de refuerzo convencionales y, aunque no se han implementado ampliamente, tienen un gran potencial. Ejemplos de estas alternativas de barras de refuerzo incluyen fibra de vidrio, mallas y barras de refuerzo de basalto, entre otros. (fuente)
La mayoría de estos refuerzos forman parte de la mezcla a diferencia de las barras de acero convencionales y actúan como micro refuerzos, proporcionando resistencia a escala localizada en los elementos estructurales.
Puede encontrar más detalles sobre el uso de barras de refuerzo en casas impresas en 3D en ¿Las casas impresas en 3D usan barras de refuerzo? donde entramos en mucho más detalle sobre el tema.
¿Las casas impresas en 3D cumplen con los códigos de construcción?
Una de las mejores maneras de asegurarse de que una casa sea estructuralmente sólida es verificar si cumple y aprueba los códigos de construcción de la autoridad de construcción local.
Los desarrolladores deben someterse a pruebas para obtener la aprobación de sus proyectos de vivienda y esto garantiza que se alcance un cierto estándar de seguridad sin escatimar esfuerzos.
La misma métrica se aplica a las casas impresas en 3D y, poco a poco, los desarrolladores han obtenido las aprobaciones de las autoridades locales de construcción.
En los EE. UU., desarrolladores como ICON y Apis Cor han obtenido aprobaciones constantes para sus proyectos de construcción por parte de las autoridades locales de construcción. Esto implica que cumplen con todos los estándares de seguridad necesarios. (fuente)
Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer, ya que los reguladores deben mantenerse al día con las rápidas innovaciones en la industria de la construcción. Esto actuará como una capa de responsabilidad, que minimizará los riesgos asociados con las prácticas de construcción inseguras. Otras progresiones también están relacionadas con los componentes mecánicos y de plomería que se tratan en ¿Podría una casa ser impresa en 3D para incluir componentes eléctricos y de plomería?
Ha habido algunos avances en este sentido. El Consejo de Códigos Internacionales (ICC) agregó un apéndice especial a su Código Residencial Internacional (IRC) que estandariza las prácticas de construcción en 3D.
De manera similar, Underwriters Laboratories (una empresa global de certificación de seguridad) publicó un esquema de investigación al que se hizo referencia en el IRC. Este documento destaca los procedimientos a través de los cuales se deben analizar los estándares de seguridad y resistencia para las casas impresas en 3D. (fuente)
Las autoridades locales de construcción (como las de los EE. UU.) ya están adoptando estos hallazgos y usándolos en sus calificaciones de prueba y cumplimiento.
Esta es una tendencia positiva para la industria, ya que no solo garantiza la seguridad, sino que también ayuda a sacar la construcción 3D de un área gris legal.
Una amplia investigación interdisciplinaria ha demostrado que las casas impresas en 3D son viables en muchas condiciones y entornos. Esto demuestra que las casas impresas en 3D son una alternativa adecuada para la futura construcción de viviendas.
Desarrolladores de todo el mundo han construido casas impresas en 3D en diferentes condiciones, con diversos materiales y múltiples diseños. Esto demuestra cuán resistente es la tecnología.
Puede encontrar una lista extensa de casas impresas en 3D (de varias formas y tamaños) en ¿Son asequibles las casas impresas en 3D?
Todavía queda mucho por hacer para que las casas impresas en 3D ganen aceptación en todo el mercado. Sin embargo, si la innovación continúa al ritmo actual, no pasará mucho tiempo antes de que la construcción en 3D encuentre su lugar en la próxima generación de casas.