Cada vez vemos más titulares que llaman a las casas impresas en 3D, "el futuro de la construcción," ¡con su "construcción en menos de 24 horas!" Presentadas como la solución ideal para contrarrestar la crisis global de la vivienda y más resistentes que las casas tradicionales, la respuesta a la emergencia climática según muchos informes de los medios es las casas impresas en 3D.
Si bien a primera vista ofrecen soluciones a muchos de los problemas relacionados con la escasez de mano de obra, los costos y el tiempo de ejecución de la construcción de una casa tradicional, ¿es todo este bombo publicitario o la verdadera realidad? ¿Y cuál es el verdadero impacto ambiental de las casas impresas en 3D?
¿Qué es una casa impresa en 3D y cómo se construye?
El proceso de construcción comienza con el diseño digital en un programa de software BIM (Building Information Modelling o Modelado de Información de Construcción). Luego, una máquina imprime las estructuras de manera automatizada, ya sea en el sitio o fuera de él: capa por capa, una pasta (mortero, concreto, plástico, barro) se empuja a través de una boquilla o un brazo robótico, según los parámetros del dibujo digital, para erigir la estructura principal. Puede parecer pedante, pero probablemente sea más preciso decir que las casas impresas en 3D son casas extruidas.
El término "impresión" en general hace referencia al proceso de crear texto, imágenes o patrones sobre una superficie, generalmente papel, aplicando tinta u otros materiales. Esto puede hacerse mediante varios métodos, como inyección de tinta, láser o serigrafía. La impresión típicamente produce un resultado bidimensional (2D).
Por otro lado, la extrusión es un proceso de manufactura en el cual un material, a menudo en forma de líquido viscoso o sólido maleable, se empuja o se extrae a través de un dado o una boquilla para crear una forma o sección transversal continua y uniforme. La extrusión se utiliza comúnmente en la producción de productos de plástico, caucho o metal, como tubos, perfiles y cables. Este proceso generalmente da como resultado un producto tridimensional (3D).
En el contexto de la impresión 3D, el término "extrusión" se utiliza para describir el proceso de depositar material capa por capa para crear un objeto tridimensional. En este caso, "extrusión" se refiere específicamente al método de empujar el material de impresión (generalmente un filamento termoplástico) a través de una boquilla calentada, donde se derrite y se deposita sobre una plataforma de construcción para formar la forma tridimensional deseada.
Así que, aunque a primera vista la idea de imprimir casas en 3D parece interesante, ¿realmente nos permitiría elegir un modelo predefinido en línea y acordar una fecha para "imprimir" nuestra casa en cualquier lugar, de manera rápida y a un costo tan bajo como hemos leído? ¿La tecnología de impresión de casas en 3D realmente ofrece estos beneficios? Profundizamos en el tema.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las casas impresas en 3D?
¿El tiempo de construcción de las casas impresas en 3D? En realidad, no es mucho más rápido
Aunque existen referencias en artículos y anuncios que mencionan tiempos de construcción de 24 horas para las casas impresas en 3D, ningún proyecto ha logrado demostrar tal récord. La Casa Fibonacci en Columbia Británica, por ejemplo, fue construida fuera del sitio en 11 días.
La primera casa impresa en 3D, construida por la organización internacional Habitat for Humanity en Virginia, aunque solo tardó 28 horas en imprimir las paredes de concreto, el tiempo total para completar la casa en el sitio fue similar al de una construcción tradicional.
Si las cifras están lejos de la realidad, es porque la información transmitida omite el hecho de que estos tiempos solo se refieren a las paredes principales de la casa. Nunca se tiene en cuenta la cimentación, los techos, las ventanas, las puertas, los acabados interiores y exteriores, la plomería, etc. Elementos que constituyen casi el 80% de la construcción de una vivienda.
Por ejemplo, la casa construida en Windsor-Essex por Habitat for Humanity (Hh) no fue construida en 3-4 días, como mencionó Chris Marin, operador principal de la impresora de casas 3D (ICI Windsor, 2022). Solo las paredes se erigieron en ese plazo.
Ian Sabourin Somers, asesor técnico de Ecohome, tiene un problema con la velocidad de producción de las casas impresas en 3D: "La única ventaja aparente es la velocidad de producción para satisfacer las necesidades de vivienda. Pero quizás eso sea debatible, considerando las casas prefabricadas y los paneles modulares".
Lloyd Alter está de acuerdo: "Una máquina robótica computarizada para la construcción de paredes prefabricadas puede producir todas las paredes de una casa en una hora, completas con aislamiento, cableado eléctrico y ventanas, las cuales pueden ser enviadas tan fácilmente como un saco de cemento a un sitio y ensambladas en una hora".
Veredicto: Aunque la impresión 3D ahorra tiempo en la producción de la estructura (si se compara con la construcción convencional, no con la prefabricación en fábrica), está lejos de cumplir con los plazos mencionados por los medios. Especialmente teniendo en cuenta que, en una construcción convencional, las paredes son la parte más rápida de erigir y representan solo una fracción del costo de la estructura final y funcional (la impresión 3D solo se encarga del 20-25% de un edificio completo, mientras que los métodos convencionales son responsables del 75-80% restante).
Precios de las casas impresas en 3D: no más baratas que las casas tradicionales
En cuanto a los costos, varios artículos consultados mencionan un ahorro del 50% en el costo de la "casa". Sin embargo, parecería que los ahorros están solo en la estructura de las paredes, ya que solo se imprimen las paredes (y el ahorro real sería más bien del 10-20%, debido al costo de la mano de obra, que es menor en una estructura impresa).
Por lo tanto, las expectativas son bastante poco realistas en términos de costos, los cuales parecen imposibles de determinar en este momento. Según Ian Arthur, presidente de la empresa Nidus 3D, responsable del proyecto piloto: "Es demasiado temprano para proporcionar cifras sobre el costo total del proyecto inicial de Hh en Windsor-Essex. Este es un proyecto de investigación y prueba. Es la primera vez que se plantea en Canadá", explicó en una entrevista con ICI Windsor (2022).
"Y aunque los costos de las estructuras de madera y concreto son actualmente equivalentes, el concreto y el acero están cada vez más caros a medida que los materiales de los que están hechos se vuelven más escasos. A nivel internacional, el costo de la madera es más estable (con menos fluctuaciones). La extracción y el transporte de estos materiales aumentan el volumen de gases de efecto invernadero (GEI) para una demanda que superará la capacidad de los recursos disponibles antes de que termine el siglo", dice Guy St-Jacques, presidente de Groupe de Neuve Ltée.
Según el Informe de Materiales de Construcción y Mercancías de Graham, publicado en mayo de 2021, se espera que el costo del concreto aumente debido a la escasez de arena y el auge de la construcción residencial y comercial.
Veredicto: Las casas impresas en 3D todavía están en fase experimental. No parecen ofrecer ahorros reales de costos en este momento. Tendremos que esperar algunos años para obtener datos más concluyentes.
¿Las casas impresas en 3D, una solución a la escasez de viviendas?
Para muchos medios de comunicación, una razón para las casas impresas en 3D es ayudar a las personas que luchan por encontrar vivienda, ya que supuestamente son más baratas y rápidas de construir (lo cual no es necesariamente cierto, como acabamos de ver). Dicho esto, "el problema de la vivienda nunca ha sido tecnológico, sino social y económico, ya sea en San Francisco o en El Salvador", comenta Lloyd Alter.
Él da el ejemplo de las casas ICON que se están construyendo en El Salvador, por y para la comunidad local: "Están colocando las máquinas de impresión 3D más sofisticadas del mundo en medio de esta comunidad y están imprimiendo casas como nunca antes se había visto, casas que no necesitan albañiles, yeseros ni mano de obra, que no generan muchos empleos locales ni enseñan muchas habilidades. ¡Qué perspectiva tan occidental! Han reducido un poco el costo de la casa, pero el dinero ya no va a los bolsillos de los trabajadores locales, sino que se utiliza para comprar bolsas de mezcla para alimentar la gran y costosa impresora."
Benjamin Zizi, asesor técnico de Ecohome, coincide: "Todos los ejemplos mencionados de construcciones impresas en 3D son de casas. La escasez de viviendas, así como la expansión urbana, son problemas cuyas soluciones se encuentran mucho más en proyectos de edificios multifamiliares, en áreas conectadas a redes urbanas (transporte, tiendas, lugares de trabajo, ocio, etc.)."
"Las tecnologías 3D no parecen estar adaptadas a las necesidades de viviendas sostenibles."
—Benjamin Zizi, asesor técnico de Ecohome
Veredicto: Necesitamos viviendas multifamiliares con bajas emisiones de carbono. Si bien es evidente que todos merecen acceso a una vivienda adecuada, el problema no parece requerir una respuesta técnica, sino ideológica y de planificación urbana.
Casas de concreto impresas en 3D: Respondiendo a la escasez de mano de obra y diseños únicos
La industria de la construcción en Canadá enfrenta actualmente una escasez de mano de obra calificada. Dado que la impresión 3D requiere menos personas para el encofrado, ofrece una ventaja en este aspecto. Según Charles Overy, director de LGM 3D, "la impresión 3D podría tener el potencial de convertirse en algo común en la industria de la construcción de Estados Unidos dentro de 10 a 20 años". Él cree que "la escasez crónica de mano de obra en la industria de la construcción, debido a políticas gubernamentales, podría obligar a los constructores a invertir más rápidamente en tecnología de impresión 3D".
La impresión 3D también permite construir casas con diseños únicos, paredes complejas y formas curvas al mismo precio que una pared recta. Responder a la falta de mano de obra en la construcción y ofrecer diseños únicos parecen ser las únicas ventajas de construir una casa impresa en 3D en este momento.
Beneficios Ambientales de las Casas Construidas con Impresión 3D: Una Alternativa Sostenible
¿Son más sostenibles los materiales para la impresión 3D de casas? ¡Tal vez no!
Hemos identificado ejemplos muy interesantes de construcciones que utilizan materiales como barro local o una pasta compuesta de bambú (compañía SHoP Architects, NY). El proyecto TECLA demuestra que es posible construir una casa hermosa, saludable y sostenible mediante máquinas, utilizando materias primas locales de origen biológico. El equipo detrás del proyecto incluso desarrolló un "kit" de ensamblaje para la infraestructura robótica, que puede enviarse a cualquier parte del mundo en un contenedor y permite construir una casa similar. Aplaudimos esta iniciativa, ¡aunque dudamos que sea adoptada en Norteamérica!
Por ahora, las construcciones en 3D se realizan principalmente con mortero-concreto o plástico, materiales que tienen un gran impacto ambiental. "En términos de impacto de carbono, la madera sigue siendo el material más económico y la mejor manera de construir. Punto. Excepto por algunos casos raros, el 3D utiliza plástico, cemento y concreto. Incluso si el concreto es 'verde' o tiene una mezcla de bajo carbono, en mi opinión, nada supera tener un equipo de trabajadores en el sitio construyendo con madera, especialmente si es de producción local", afirma Emmanuel Cosgrove, director de Écohabitation.
"En el futuro cercano, no vemos máquinas 3D imprimiendo casas con materiales de origen biológico entrando en el mercado norteamericano".
Emmanuel Cosgrove
Por supuesto, el plástico también puede ser reciclado y utilizado en mezclas. Sin embargo, esta alternativa presenta desafíos logísticos, así como posibles problemas de salud relacionados con vivir en una casa construida con plástico reciclado. Según Charles Overy, "No es fácil obtener materiales reciclados localmente y certificarlos, ni existe un gran incentivo económico para hacerlo. Por lo tanto, desde un punto de vista normativo (o técnico), no es sencillo fundir botellas de leche y extruir una casa o incluso un marco de puerta. Es difícil imaginar una cadena de reciclaje tan eficiente como la del aluminio en los Estados Unidos".
En un artículo de CBC News de 2018, se mencionó una casa construida por una impresora robótica 3D en el oeste de Francia como un avance en la construcción ecológica, ya que la impresora robótica utilizó un material polimérico especial para las dos capas externas de las paredes del edificio, combinado con una capa interna de concreto. ¿En serio, cómo es esto ecológico? Muchas de las espumas pulverizadas (o impresas) pueden tener impactos potenciales en la salud, razón por la cual solemos evitarlas.
Veredicto: Aunque existen excepciones raras en las que las casas construidas en 3D utilizan materiales locales de origen biológico, la mayoría de los proyectos emplean concreto, cemento y plástico. En nuestra opinión, la construcción convencional o prefabricada en madera, con aislamiento de celulosa de alta densidad, sigue siendo la mejor opción para esta región, a menos que usted se encuentre en una zona con condiciones climáticas frecuentes y severas, donde podría ser más prudente priorizar la resiliencia.
Desventajas de las casas construidas con impresión 3D de concreto: Lo que debe saber
Residuos de construcción en casas 3D
En promedio, la construcción de una casa nueva de 2,000 pies cuadrados genera más de 2,000 kilogramos de residuos de construcción, la gran mayoría de los cuales termina en vertederos. Una importante contribución que la impresión 3D puede hacer en términos de construcción sostenible es la reducción de residuos de construcción relacionados con la estructura.
Después de diseñar una casa en una computadora, una impresora 3D conoce la cantidad exacta de materiales necesarios para su estructura. Sin embargo, esto también puede lograrse prefabricando estructuras de madera en una fábrica. Benjamin Zizi señala además: "No es seguro que las casas 3D tengan un mejor índice de deconstrucción al final de su vida útil, o durante renovaciones, debido a su construcción 'monobloque'. No será posible recuperar los materiales estructurales, ya que están hechos de concreto".
Durabilidad de las casas impresas en 3D
Si bien las casas impresas en 3D son duraderas y resistentes a condiciones climáticas, aún no se ha demostrado que tengan un mejor desempeño que las casas convencionales hechas de madera y materiales de origen biológico.
Costo ambiental y dificultad del aislamiento en casas 3D
Para Emmanuel Cosgrove, este es un punto crucial desde el costo y el impacto ambiental:
"En nuestros códigos y zonas de clima frío, necesitamos aislamiento colocado en el exterior, sistemas de fijación y cavidades para el aislamiento, como estructuras de madera o acero, revestimiento exterior y tal vez incluso estructuras interiores para fijar el yeso como barrera contra incendios".
"La casa impresa en 3D es como la casa contenedor, donde terminas construyendo no una estructura de madera, sino dos. Completamente ridículo en todos los sentidos. Esto es el epítome de una falsa buena idea". – Emmanuel Cosgrove
El uso de un sistema de cerchas Larsen, por ejemplo, es una forma rápida y efectiva de construir una estructura muy eficiente con materiales de origen biológico.
Además de los puntos mencionados en los párrafos anteriores, tenga en cuenta:
- Inversiones iniciales costosas: El precio de una impresora 3D ronda los $49,000 para modelos pequeños y supera los $125,000 para los grandes (CBC News, 2021).
- Falta de certificación: La construcción está regulada por leyes. Solo se han emitido unos pocos permisos de construcción en los últimos años para casas 3D, en casos experimentales y áreas seleccionadas (Aniwaa, 2022).
- Posible pérdida de empleos locales: La impresión 3D requiere poca mano de obra para estructuras. Esto podría convertirse en un problema social, especialmente en áreas menos favorecidas con altas tasas de desempleo.
Desafíos en la Comunicación Transparente entre los Constructores de Casas Impresas en 3D
Un documento publicado por COBOD, una empresa danesa líder mundial en soluciones de impresión 3D para la industria de la construcción, advierte a los consumidores al hacer un balance de cómo es realmente la construcción en 3D hoy en día. Por ejemplo, menciona a la empresa Winsun, que afirma haber construido 10 edificios en 10 días. En realidad, ensamblaron 10 edificios en 10 días, a partir de componentes impresos en 3D producidos en una fábrica mucho antes.
De manera similar, la famosa Oficina del Futuro en Dubái no fue impresa en 3D en Dubái, sino que fue construida a partir de elementos prefabricados impresos en 3D en Suzhou, China. Los detalles arquitectónicos interesantes no fueron impresos en 3D, sino que fueron hechos a mano por trabajadores de la construcción tradicionales en Dubái (COBOD).
Lo mismo ocurre con ICON, que menciona haber impreso un pequeño edificio en Austin en 24 horas, cuando en realidad la impresión se realizó durante varios días. "ICON afirmó que su tecnología "podría" imprimir el edificio en 24 horas, pero no proporcionó ninguna documentación que lo demostrara" (COBOD).
Por lo tanto, hacemos un llamado a la prudencia al creer todo lo que se pueda encontrar en línea acerca de las casas impresas en 3D como "la" solución a los desafíos que enfrenta la industria de la construcción en América del Norte.
Edificios 3D en el espacio
NASA ha diseñado, junto con la empresa ICON, un hábitat impreso en 3D de 170 m2 con el fin de simular una misión a la Luna (Proyecto Olympus), donde los edificios podrían ser construidos utilizando recursos encontrados en la Luna. En esta perspectiva, la impresión 3D de casas tiene sentido. Por el momento, por lo tanto, a menos que utilicemos elementos bio-sustentables locales, como se hizo en el proyecto Tecla, la impresión 3D de edificios debería limitarse a estos proyectos extra-planetarios...
La madera sólida, el CLT y los marcos ligeros de madera son, sin duda, el futuro de la construcción de bajo carbono y el desarrollo bioeconómico.
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FUENTES
- La impresión 3D podría ayudar a construir viviendas con diseños únicos de manera más económica, afirman los defensores, CBC News, 2021.
- La Verdad – Hechos sobre el verdadero estado del arte de la impresión 3D en la construcción, COBOD.
- Por qué las casas impresas en 3D son una solución buscando un problema, Treehugger, 2018.
- La verdad sobre las casas impresas en 3D, Undecided with Matt.
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