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Arquitectura, Construcción, FDM, Filamento, grafeno, materiales

El grafeno se conoce como uno de los materiales más livianos y resistentes del planeta. A esas cualidades se suman una extraordinaria dureza –muchísimo más que el diamante y el acero- pero con gran flexibilidad. Y, por si eso fuera poco, una notable capacidad de transmitir el calor y la electricidad.
 
Mucho, ¿no? Y si a eso le añadimos que es transparente, parece ser el súper héroe de los materiales.
 
Estructuralmente, el grafeno es una capa de átomos de carbono enlazados de manera octogonal. Pero, en lugar de ser una estructura tridimensional, es una retícula hexagonal bidimensional del grosor de un sólo átomo.
 
Bien, pero, ¿se puede usar en impresión 3D? ¡Sí!
 
Mezclada con plástico, esta sustancia ya está siendo probada para obtener filamentos ultra resistentes. Los objetos con ciertas formas impresos en 3D con este filamento “emponderado” con grafeno son 10 veces más duros y 20 veces más livianos que si estuvieran compuestos de acero.
 

 
Tinta de grafeno para imprimir en 3D
 
En Inglaterra, investigadores españoles e ingleses crearon una “tinta” que puede ser extruida por una impresora 3D para crear estructuras tridimensionales. La pasta es a base de agua y está compuesta de grafeno químicamente modificado, óxido de grafeno (GO) y reducción de óxido de grafeno (rGO) más una pequeña cantidad de un polímero.
 
De esa forma, se están pudiendo imprimir objetos tridimensionales con la técnica de FDM. Porque la pasta tiene la consistencia adecuada para ser extruida por una boquilla y que cada capa soporte el peso de la capa posterior.
 
Lo curioso es que el grafeno es hidrófobo, lo que significa que no se puede hacer una tinta de grafeno con base de agua directamente. Por eso se usa óxido de grafeno para componer la tinta e imprimir la pieza. Luego, esa pieza debe ser sometida a un tratamiento térmico en una atmósfera controlada para recuperar las propiedades del grafeno.
 
Y son precisamente esas propiedades las que hacen que el desarrollo de este material sea especialmente esperado por la biomedicina, la ingeniería espacial y la construcción de grandes infraestructuras, entre otras áreas en las que la impresión 3D está tomando envión.

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La impresión 3D y la Arquitectura se van a llevar muy bien. De hecho, se están llevando muy bien.

 

La impresión de viviendas ya es una realidad. Lo que hace unos años comenzó como auspiciosos prototipos o como prometedores proyectos a mediano plazo que podrían apreciarse al cabo de tres o cuatro años de trabajo, hoy es un hecho.

 

Ya podemos ver, estudiar y habitar casas realmente impresas en 3D. Las hay de materiales plásticos que lucen muy similares a las maquetas que se imprimen en arquitectura para definir los proyectos. Otras están hechas con bloques impresos de cemento y otros materiales característicos de la construcción tradicional. Y otras parecen retrotraernos al pasado, ya que están construidas a base de adobe y fibras vegetales.

 

Sea cual sea el material y la forma de construcción –imprimiendo una sola pieza de gran tamaño o ensamblando pequeños bloques preimpresos- todas utilizan la técnica de la extrusión. Es decir, el material es extruido desde una boquilla (gigante, claro) y requiere la superposición de capas y capas para obtener la forma final.

 

Hoy nos vamos a ir hasta China para conocer lo que se está haciendo allá.

 

Un edificio de 5 pisos

 

A principios de 2015 se construyó en China un edificio de cinco pisos totalmente impreso en 3D con una mezcla de cemento y residuos industriales. El material se denomina “ink” e implica el reciclaje de residuos como hormigón, fibra de vidrio, arena y otros restos de obra.

 

impresión 3d en arquitectura casa china winsur

 

La impresora mide más de 6 metros de alto y se extiende por un ancho de 40 metros. Como el tamaño del edificio supera la capacidad de impresión por pieza de la máquina, se imprimen grandes bloques que luego son acoplados con refuerzos de acero y capas de asilamiento.

La encargada de la construcción fue la empresa Winsur, que continua experimentando y avanzando en el tema.

 

impresión 3D arquitectura casa china winsur

 

Una casa de 2 plantas en 3 horas

 

A mediados del mismo año, Winsur sorprendió con el ensamble de una casa de dos pisos en tiempo récord: sólo 3 horas. Las piezas habían sido impresas anteriormente con el mismo material que el edificio. Aún así, sumando el tiempo de ensamble de los seis módulos que componen la vivienda el proceso completo de impresión, incluyendo muebles y escaleras, demoró 72 horas.

 

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10 casas de 200 m2 en un día

 

La misma empresa china, Winsun, desde 2014 fabrica espacios en pocas horas que puede tener destino de vivienda o de oficina. Con la técnica de FDM que se usa en otras áreas para hacer un objeto artístico, una mano ortopédica, o una golosina, esta macro impresora 3D construye bloques.

 

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El brazo mecánico deposita capas de ink mezclado con endurecedores para armar cada bloque, que está diseñado para ser liviano y resistente a la vez. Posteriormente se unen los bloques a la vez que se realiza el cableado y se instalan los ventanales.

 

Cada una de estas casas permite disminuir al mínimo el costo del metro cuadrado, el derroche de materiales y el tiempo de construcción.

 

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Por el momento, el edificio chino de Winsun es la edificación más grande construida a través de la impresión 3D. Pero hay muchos proyectos en curso y se están estudiando varias maneras distintas de encarar la impresión. Pronto podremos ver lo que sucede en otras partes del mundo y lo que nos depara el futuro en esta interesante y súper útil aplicación de la impresión 3D.

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