Se inspiran en el exoesqueleto de las langostas para crear estructuras de hormigón resistentes imprimidas con la técnica 3D.
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Desde unos años a esta parte se están viendo avances en lo que se llama impresión 3D. Las aplicaciones de esta tecnología van desde la impresión de comida a la posible impresión de órganos.
El sector de la construcción no se ha quedado atrás y se decidió por la impresión en 3D usando hormigón en lugar del tradicional ladrillo o el encofrado. Las ventajas es un menor uso de hormigón, con la consiguiente reducción de emisiones de dióxido de carbono y la reducción de tiempo de construcción y, por tanto, de costes.
Aunque se empezó con pequeña casetas y casas, ahora se construyen casas grandes que cumplen todos los requerimientos. [1] Ya incluso se hacen puentes bioinspirados de pequeño tamaño. [2] También se construyen pequeños edificios de plástico [3] con este tipo de técnica.
La construcción por impresión 3D tiene un inmenso potencial para ahorrar tiempo, esfuerzos y materiales. Además se espera que empuje los límites de la innovación de la actual arquitectura si se superan ciertos límites técnicos que todavía hay que solventar, como el de la resistencia.
Ahora un grupo de investigadores de RMIT University se ha inspirado en el caparazón de las langostas para aumentar la resistencia y mejorar las propiedades de este tipo de construcciones. El exoesqueleto de la langosta es fuerte y curvado y quizás imitar esto pueda permitir construcciones más resistentes. La idea es que usando el mismo tipo de estructura se puedan realizar construcciones arquitectónicas más complejas y creativas.
No es la primera vez que los científicos se inspiran en la Naturaleza y en las soluciones que la evolución ha encontrado tras millones de años de selección natural.
El exoesqueleto de las langostas posee una microestructura que le confiere gran resistencia pese al escaso grosor. Cuanto estos científicos imitaron ese patrón aumentaron la durabilidad del hormigón impreso con impresora 3D a la vez que mejoraron la resistencia en la dirección deseada para dotar de soporte estructural a la construcción.
Para ello combinaron ese patrón retorcido con una mezcla de hormigón mejorado que incorpora fibras de acero, dando lugar a un material que es más fuerte que el hormigón tradicional.
Según los investigadores, la tecnología de impresión 3D para hormigón abrirá nuevas oportunidades en la construcción y mejorará tanto la eficacia como la creatividad. Podría incluso revolucionar la industria de la construcción.
En su estudio investigaron cómo los distintos tipos de patrones afectaban la integridad de las estructuras construidas con hormigón imprimido y encontraron que la inspiración biológica producía beneficios.
Con esta tecnología de impresión de hormigón, a diferencia del uso de encofrados (moldes), se puede imprimir una casa en sólo 24 horas por la mitad del costo.
En estudios previos el mismo equipo ya encontró que añadiendo de un 1% a un 2% de fibras de acero a la mezcla de hormigón se reducían los defectos y porosidad, lo que aumentaba la resistencia. Además, las fibras ayudaban a que el hormigón se endureciera sin deformarse, lo que permite estructuras más altas.
El patrón convencional de la construcción por impresión en 3D es unidireccional, en donde las capas superior e inferior van en líneas paralelas. Así que los investigadores probaron con otras disposiciones como la helicoidal, cruzada o cuasi-isotrópica entre otras y compararon los resultados.
El resultado fue que la resistencia se mejoró bajo todos esos patrones comparados con el tradicional, pero el patrón espiral fue el que más promete.
En un futuro esperan construir los primeros prototipos casas con una impresora de 5×5 metros y explorar las posibilidades que tendría el añadir plástico reciclado a la mezcla de hormigón.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [5]
Foto: RMIT University