La ETH presenta un método de AM robótica orientado a la construcción sostenible

Investigadores de la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zúrich han sido pioneros en una revolucionaria técnica robótica de fabricación aditiva —que han denominado «impresión de impacto»— destinada a transformar la industria de la construcción mediante el uso de materiales circulares bajos en emisiones de carbono. Este nuevo método supone un importante avance en el ámbito de la construcción sostenible.

Hoy en día es posible construir casas enteras con arcilla o tierra excavada; se trata de materiales baratos, abundantes y sostenibles desde el punto de vista medioambiental, ya que no necesitan cemento. Sin embargo, los métodos tradicionales de construcción que utilizan estos materiales son lentos, requieren una gran cantidad de mano de obra y resultan muy caros. Para sortear estas dificultades, los investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich han desarrollado un método de impresión robótica rápida que evita la necesidad de utilizar cemento. Durante este proceso, denominado «impresión de impacto», unos robots de construcción disparan el material desde arriba y van levantando gradualmente un muro a medida que las piezas se adhieren por impacto, lo que permite reducir al mínimo el uso de aditivos. A diferencia de la impresión 3D de hormigón convencional, no es necesario realizar pausas para que el material se solidifique. La mezcla utilizada actualmente en el procedimiento incluye materiales excavados, lodo y arcilla.

Un nuevo método de fabricación aditiva

La impresión de impacto constituye una forma totalmente nueva de construir estructuras murales de forma libre a escala real utilizando materiales circulares bajos en emisiones de carbono. Este método, desarrollado en el marco de una investigación interdisciplinar de la ETH de Zúrich, pretende mejorar la rentabilidad de los materiales de construcción sostenibles mediante un proceso de producción eficiente y automatizado. A diferencia de la impresión 3D tradicional, que se basa en la extrusión capa por capa, este procedimiento utiliza la deposición a alta velocidad e impulsa los materiales a una velocidad de hasta 10 metros por segundo, lo que garantiza una adherencia sólida sin necesidad de establecer periodos de secado. Esto aumenta la estabilidad del proceso y reduce la dependencia de los aditivos, a diferencia de la impresión 3D convencional basada en la extrusión.

La ETH de Zúrich ha desarrollado una herramienta de impresión personalizada que puede integrarse en una gran variedad de plataformas robóticas con una gran capacidad de carga útil, lo que permite trabajar tanto dentro de las propias obras como fuera de su emplazamiento. La herramienta se ha utilizado con éxito en un sistema de pórtico de elevada carga útil del Laboratorio de Fabricación Robótica y se ha montado en la plataforma autónoma HEAP, una excavadora con patas diseñada por el Laboratorio de Sistemas Robóticos de la ETH de Zúrich. Esta plataforma se ha usado para construir estructuras de hasta 3 metros de altura y permite operar en terrenos variables y entornos no estructurados, lo que posibilita la construcción de muros e infraestructuras como barreras acústicas.

Reducción del impacto medioambiental

El proceso de impresión de impacto de la ETH utiliza una mezcla a base de tierra baja en emisiones desarrollada por la Cátedra de Construcción Sostenible de la Escuela Politécnica que incluye materiales secundarios de origen local y una cantidad mínima de aditivos minerales. La mayor parte del material proviene de Eberhard Unternehmungen, una empresa especializada en técnicas de construcción circular. Este procedimiento, que ha sido galardonado con el prestigioso premio 3D Pioneers Challenge en 2023, podría adaptarse a otros materiales en numerosos escenarios de construcción. Actualmente se está desarrollando una empresa filial de la ETH con el fin de comercializar esta innovadora tecnología.