Investigación se inspira en langostas para mejorar la resistencia del hormigón impreso en 3D

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Utilizando los patrones microscópicos del exoesqueleto de estos animales marinos como modelo, un grupo de investigadores de la universidad RMIT de Australia lograron demostrar que la resistencia del hormigón impreso con tecnología mejoraba de manera evidente al compararlos con el proceso normal con el que se trabaja el material en esta tecnología.

Si bien su implementación aún no es del todo masiva, el uso de tecnología de impresión en 3D para el mundo de la construcción supone un verdadero cambio en los métodos constructivos de los que ya se tienen evidencias in situ, como por ejemplo, un edificio municipal en Dubai, un complejo habitacional para arriendos en Alemania y otras construcciones en Europa, las que dejan atrás el carácter experimental de la aplicación de esta tecnología.

Esto, sin embargo, no quiere decir que las investigaciones relacionadas con esta tecnología no sigan llevándose a cabo, como la que un grupo de académicos de la universidad RMIT de Australia condujo el pasado mes de enero, en el que buscaron una nueva forma de brindar mayor resistencia a una estructura de hormigón fabricada con impresora 3D.

“La tecnología de impresión 3D aplicada al hormigón tiene un potencial real para revolucionar a la industria de la construcción y nuestra meta es acercar esta transformación”, declaró Jonathan Tran, Doctor en Materiales y Diseño Estructural de la universidad, además de oficiar como líder de esta investigación.

¿Langostas mejorando la resistencia del hormigón impreso con tecnología 3D?

La investigación liderada por el Doctor Tran (que pueden revisar en extenso, AQUÍ), buscó la forma de entregar mayor resistencia al hormigón colocado con tecnología en impresión en 3D, testeando diferentes patrones de impresión del material.

Hasta la fecha -salvo algunos pabellones experimentales- el patrón de impresión más común para el material es unidireccional, en el que se van colocando las capas de hormigón unas sobre otras en filas paralelas, hasta conseguir finalmente el elemento deseado.

“Nuestro estudio -explicó Tran- explora cómo distintos patrones de impresión pueden afectar la integridad estructural del hormigón impreso en 3D”. Para ello, el equipo liderado por el académico ensayó distintos modelos, buscando emular algunos que están presentes en el reino animal, como el del caparazón de las langostas.

¿Por qué este crustáceo en particular? “Las langostas, como otros animales marinos que aparecieron en la Tierra hace unos 400 millones de años, tuvieron que evolucionar y adaptarse a las condiciones de un medio hostil. Su caparazón se adaptó y aunque parezca conformado por una sola capa, cuando se observa a través de un microscopio, se pueden ver cientos de ellas formando esta bio estructura”, dijo el académico en entrevista con NPR.

La idea, entonces, fue replicar estos patrones biológicos en el proceso de impresión del hormigón. “Sabemos que materiales naturales, como los exoesqueletos de las langostas, han evolucionado a estructuras de altas prestaciones con el pasar del tiempo, así es que al imitar sus ventajas claves, podemos mejorar el material tomando como punto de referencia los progresos ya realizados por la naturaleza”, agregó.

Formas helicoidales para mejorar al hormigón impreso con tecnología 3D

El equipo de investigadores ensayó el impacto de imprimir hormigón en patrones con forma helicoidal, que son las formas que posee la estructura interna del exoesqueleto de las langostas. Además de estas figuras, probaron también otras como capas cruzadas y modelos casi isotrópicos, además de las ya tradicionales filas paralelas y unidireccionales.

Foto: Hormigón impreso con tecnología 3D, siguiendo el patrón helicoidal del exoesqueleto de la langosta. Crédito: Gentileza RMIT

Los resultados de los testeos mostraron que los distintos modelos de impresión evidenciaron una mejora en la resistencia del material, en comparación con el patrón unidireccional de impresión. Sin embargo, el Doctor Tran explicó que los modelos espirales -como el del exoesqueleto de las langostas- fueron los que mejor se comportaron a la hora de fabricar estructuras de hormigón más complejas. Para mejorar la resistencia, además se utilizó hormigón reforzado con fibras metálicas.

“El caparazón de las langostas, al presentar una resistencia natural superior, además de tener formas curvas, sabemos que esto podría ayudarnos a desarrollar elementos de hormigón mucho más resistentes, con formas poco convencionales. Hablamos de estructuras que giren, que sean curvas o flotantes”, dijo.

Asimismo, sobre la finalidad de esta investigación, Tran detalló que fue para analizar “cómo los distintos patrones de impresión afectan a la integridad estructural del hormigón impreso con tecnología en 3D y, por primera vez, revelar los beneficios de una aproximación biológica a esta nueva metodología constructiva”.

Si bien el académico reconoció que este trabajo está en sus etapas iniciales, puntualizó que más estudios “analizarán cómo se comporta el hormigón al someterlo a un rango de parámetros más amplio. Sin embargo, los resultados de este ensayo nos muestran que estamos por el camino correcto”.

Revisa más detalles de este interesante estudio, en el video

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