Viviendas de características apropiadas para Chile puede construir rápidamente “Atenea-UBB”; sistema de última generación con cuya implementación se espera impulsar la formación, investigación, desarrollo e innovación de impacto para la ciencia e industria local, nacional e internacional.
La impresora industrial tridimensional (3D) de gran escala con el equipamiento más avanzado que existe en Latinoamérica para la construcción aditiva de viviendas de hormigón y que son apropiadas para Chile es la que se inauguró recientemente en la Universidad del Bío-Bío (UBB) , en su sede de Concepción.
“Atenea-UBB” es el nombre con el que se bautizó a la vanguardista tecnología que está instalada en el nuevo Laboratorio de Prototipado Experimental (PEP Lab), espacio que está adscrito al Centro de Investigación en Tecnologías de la Construcción (Citec), dependiente de la Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño de la casa de estudios regional.
Una magna impresora 3D que se pudo adquirir tras la adjudicación de un proyecto en el concurso del Fondo de Equipamiento Científico y Tecnológico Mediano (Fondequip) de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (Anid) en 2021, que se extenderá hasta el 2025, y que otorgó un monto cercano a los $400 millones para su ejecución.
Este Fondequip lo dirige la doctora Claudia Muñoz y tiene al doctor Rodrigo García de director alterno, quienes son directora de Investigación y Creación Artística de la UBB y director del Magíster Latinoamericano de Arquitectura, respectivamente. En el desarrollo de esta iniciativa de alto impacto también colaboran las universidades Católica del Norte, Federico Santa María y de Magallanes.
Según explican los doctores Muñoz y García, ambos académicos del Departamento de Ciencias de la Construcción e investigadores del Grupo Manufactura Aditiva para la Construcción 3D MACO-UBB, el objetivo principal de este proyecto Fondequip “ha sido disponer un sistema industrial de impresión 3D automatizada para la deposición parametrizada y controlada de materiales en base a cemento y adiciones minerales, con el fin de explorar en la fabricación de elementos funcionales y sistemas constructivos a escala mayor”.
Desde allí, con la instalación y utilización de esta nueva impresora 3D de gran escala, proyectan promover la actualización en la formación, desarrollo e integración del quehacer de áreas como la arquitectura, construcción e ingeniería. Así, se vislumbra impulsar el avance científico y tecnológico e innovación e impactar en mejorar la productividad de la industria constructora local, nacional y latinoamericana.
Y es que “Atenea-UBB” es una impresora industrial 3D de última generación, de alto nivel y gran versatilidad.
Entre sus características destacan sus tres ejes de libertad y sus grandes dimensiones. El equipo es un pórtico que superan los 3 metros de alto con 12 metros de largo, lo que permite que imprima objetos tridimensionales en distintas escalas y de forma continua, tanto en condiciones controladas en laboratorio como también en condiciones reales y directamente en exteriores.
También es importante que este equipo incorpora un software propio avanzado para el control automatizado del proceso de impresión. Este componente posibilita funciones diversas como interrumpir el proceso y continuar desde el mismo punto.
“El rango de velocidad de impresión va en un intervalo de 20 a 300 mm/seg, control de material cementicio en la tolva de almacenamiento con sensor y cámara de registro visual con una capacidad de volumen de 45 litros útil. Sumado a un sistema de bombeo y vibración, aseguran una óptima extrusión del material cementicio”, detallan los líderes del proyecto.
Otra de sus distintas cualidades técnicas es que permite elegir espesor de muros desde 4 a 80 centímetros.
Todas estas avanzadas funcionalidades que caracterizan a la pionera “Atenea UBB” se traducen en que “permite construir viviendas de 50-60 metros cuadrados en 8 horas”, aseguran los doctores Claudia Muñoz y Rodrigo García.
Foto cedida por Universidad del Bío-Bío
La adquisición de “Atenea-UBB” se enmarca en un impulso al área que partió durante 2018 en la institución académica penquista y completa un importante repertorio de equipos de construcción aditiva que alberga el PEP Lab del Citec UBB.
Claudia Muñoz y Rodrigo García relatan que hace cinco años empezaron a instalarse equipos de vanguardia para Latinoamérica y producir experiencia científica y técnica para generar paquetes tecnológicos de manufactura aditiva de hormigón. Así se ha promovido la investigación avanzada en materia de viviendas y automatización en el sector de la construcción.
Particularmente, en la UBB se desarrolla construcción impresa 3D en hormigón con un robot industrial de 2,5 metros llamado “Kuka KR120”, que integra impresoras de arcilla y plástico de alta calidad junto a bombas de hormigonado, mezcladores y extrusores, permitiendo imprimir elementos a tamaño real. Con la implementación de “Atenea-UBB” se ha propuesto promover la industrialización de viviendas impresas en 3D en hormigón.
Además, el Grupo 3D MACO-UBB ha a liderado a nivel nacional y latinoamericano la investigación en modelación BIM, análisis estructural y diseño paramétrico.
“La madurez tecnológica alcanzada de esta línea de investigación permite avanzar en el desarrollo de paquetes tecnológicos en construcción aditiva, escalando en el nivel de prototipaje a escala real”, afirman en relación con la convicción base del proyecto Fondequip en curso.
Línea de investigación y equipamiento cuyo desarrollo ubica a la región en una posición de liderazgo dentro de un interés internacional.
Es que la impresión 3D permite fabricar diferentes objetos, de pequeñas a grandes dimensiones, dependiendo el equipo, y se destaca por permitir optimizar el uso de recursos y tiempo e incrementar la seguridad y versatilidad en los procesos para generar productos de alta calidad y resistentes.
Eso, enfatizan los investigadores, la vuelve una tecnología en auge y que cada vez atrae más atención en el mundo en materia de construcción. “Es un sistema constructivo propicio para dificultades técnicas como construir en el fondo del mar, asentamientos extra-planetarios, o en zonas de riesgo de desastres por su celeridad y efectividad”, resaltan. También destacan su impacto para abordar desafíos habitacionales y de infraestructura como disponer viviendas distintas en poco tiempo y adaptarse a distintas situaciones geográficas, climáticas o socioculturales.
“Por tanto es un sistema muy adecuado para realidades de Chile o Latinoamérica para abordar los déficits habitacionales y variedad de topografías y climas, sismos y riegos naturales, y restricción de recursos y plazos”, sostienen.
Y por ello plantean que con el nuevo sistema de impresión industrial 3D de la UBB “hay que pensar en tributar en soluciones reales a los problemas territoriales nacionales como la baja productividad del sector construcción, déficit y calidad de las viviendas, tiempos de desarrollo constructivo, brechas tecnológicas geográficas”. Además del impacto en la formación de capital humano, investigación, innovación, colaboración y transferencia tecnológica al sector público y privado.
Foto cedida por Universidad del Bío-Bío
El Grupo 3D MACO-UBB ha ejecutado más de 50 elementos impresos, en los que se incluyen mobiliario urbano funcional con bancas y jardineras, columnas y muros a escala real. También se han desarrollado diversos procedimientos en conjunto con empresas del rubro.
Hoy su foco es avanzar en el estudio y desarrollo de soluciones para refuerzos estructurales para la capacidad antisísmica de las edificaciones impresas y diseño de viviendas sensibles al clima y a necesidades de distintos grupos. También abordan desafíos de sustentabilidad como el uso de materias primas con bajo impacto ambiental, contribuir a la economía circular y alcanzar metas de carbono-neutralidad, clave para el desarrollo sostenible que impulsa la ONU, considerando estrategias como incorporar agregados reciclados.
En cuanto a desarrollos que implican hito en el grupo de investigación y para el sector nacional, los académicos relevan que en enero de 2023 con Kuka se imprimió la primera construcción impresa en Chile: una cabina de 4 metros cuadrados con muros de más de 2 metros de altura. Y adelantan que el próximo enero se realizará la ejecución de la primera vivienda sismorresistente impresa con “Atenea-UBB”.