Las investigaciones en el desarrollo de encofrados impresos en 3D continúan desarrollándose y para el siguiente artículo, nos enfocamos en un proyecto en el que se introduce el moldaje soluble al agua para crear elementos de hormigón de llamativas formas y poder integrar esta tecnología a un proceso constructivo tradicional, para mejorar aspectos como la sostenibilidad, la eficiencia y la productividad.
En otro artículo, se abordó la forma en que la tecnología de impresión en 3D estaba incorporándose poco a poco en el mundo de los encofrados para hormigón. Si bien aún en fase experimental, existen algunos proyectos en los que está innovación está siendo tímidamente utilizada, en especial, en fachadas o elementos de hormigón arquitectónico.
Sin embargo, existen desarrollos experimentales que permiten la fabricación de elementos de hormigón de intrincadas formas gracias a la combinación entre moldajes fabricados con impresión en 3D y diseño paramétrico, los que además cumplen con los requerimientos estructurales para el que se pensaron.
Otra ventaja que posee este tipo de elementos es su uso. Tal y cómo se menciona en el anterior artículo, los encofrados “impresos” tienen una vida útil mayor que los de materiales convencionales. Esto, por ejemplo, disminuiría la cantidad de escombros en una obra, transformándolos un elemento para la construcción sostenible.
Diseños en 3D para moldajes que se disuelven en agua
Como se mencionó, el uso de la tecnología de impresión en 3D para la fabricación de elementos de hormigón propone una nueva forma de concebir estas estructuras, ya que es posible crear intrincadas formas sin tener que recurrir a moldes especiales, los que se utilizan sólo para la ocasión, favoreciendo la industrialización de este tipo de elementos.
Asimismo, la integración del diseño en 3D permite alcanzar tal grado de exactitud en el moldaje, que el elemento de hormigón creado a partir de este tipo de moldes puede cumplir con las propiedades estructurales que se le exijan, las que están ya contempladas en las datos ingresados al software de diseño.
No obstante, uno de los principales problemas con este tipo de encofrados tiene que ver con su desmolde. Al tratarse de formas irregulares, el riesgo de que se dañen en estos elementos de hormigón cuando se extraen del moldaje, ya sea por el exceso de fuerza o la aplicación de calor, es una situación que ocurre y que debe ser minimizada.
Al respecto, una investigación del Digital Building Technologies (DBT) del ETH Zurich pretende dar solución a ese inconveniente mediante la creación de moldajes impresos con tecnología en 3D que sean solubles al agua. De esta manera, mencionan en el estudio, se anulan los riesgos para el elemento de hormigón.
“Disolviendo” encofrados en vez de descimbrarlos
En el desarrollo de encofrados impresos en 3D que sean solubles al agua, se involucraron varios elementos. Primero, elaborar un material optimizado para la impresión. Para esto, y luego de varias pruebas, se utilizó un polímero especial denominado Alcohol Polivinílico (PVA), que es soluble al agua, no es tóxico y es completamente biodegradable, agregando otra cualidad sostenible a este tipo de encofrados.
Una vez desarrollados los prototipos de este tipo de moldajes impresos, lo siguiente en su estudio fue que resistiesen la presión hidrostática, además de la presión granular y las fuerzas provocadas por el vertido del hormigón en el molde. Para ello, este tipo de encofrado posee una forma tipo “costilla” diseñada con softwares 3D paramétricos que, de acuerdo a la investigación conducida por el DBT, permiten al encofrado soportar tanto la presión hidrostática como la que se puede generar ya sea por la cantidad, densidad, espesor y profundidad del hormigón vertido en el molde.
“La estructura con forma de costilla no sólo endurece al moldaje en sí mismo sino que protege al núcleo interno del elemento de hormigón de cualquier daño que pueda ocurrir durante la colocación o descimbre del encofrado, especialmente cuando esta labor se realice in situ”, dice la investigación.
Finalmente, este tipo de enconfrados pueden reutilizarse. Como se menciona antes, son completamente biodegradables, lo que significa que una vez disueltos para liberar al elemento de hormigón, el material del molde puede reunirse y volver a fabricar otro moldaje. Advierten en la investigación que el PVA, como todo material que se reutiliza, disminuye su ciclo de vida, aunque aún no está resuelto cuántos ciclos de uso puede alcanzar.
Integración entre moldajes solubles y tradicionales
El último paso de la investigación liderada por el DBT se trata del uso de encofrados solubles al agua elaborados con tecnología de impresión en 3D para producir elementos de hormigón de manera rápida y masiva, minimizando, por ejemplo, los tiempos de impresión del moldaje. Para ello, se fabricaron columnas de 3 metros de alto que además, sirvieron para medir la resistencia a la presión hidrostática del molde soluble.
Para esto, se combinó a este nuevo material con un sistema de encofrado tradicional, el que se utilizó para fabricar la columna. En la parte superior, se utilizó el moldaje soluble, el que se incorporó a la estructura completa gracias a una subdivisión lineal que permite la transición entre el moldaje tradicional y el soluble.
El hormigón se colocó in situ para la prueba de este innovador encofrado, a una presión de 220 litros, alcanzando la altura máxima de tres metros.
Por último, de acuerdo al estudio, la combinación de ambos sistemas de encofrado –uno tradicional y uno impreso con tecnología 3D y soluble al agua– permitió la creación de un sistema híbrido totalmente confiable y eficiente en cuanto a tiempo, ya que sólo se añaden las formas más complejas cuando son necesarias.
Además, se incorpora un elemento de sostenibilidad importante con el encofrado soluble, ya que se disminuyen a prácticamente cero los desechos en obra y el material de esta aplicación puede volver a utilizarse. Se trata, sin duda, de una interesante aplicación de moldajes impresos que va un paso más allá en conseguir procesos constructivos sostenibles, eficientes y que incrementen la productividad de la obra.
