La integración de seis tecnologías constructivas digitales dio vida a este proyecto liderado por el ETH Zurich, una edificación de tres pisos que busca relevar las ventajas de los sistemas y métodos constructivos digitales. Sólo en el primer piso, se aplicaron métodos de construcción con hormigón que podrían dictar la pauta para las construcciones del futuro.
Los diversos avances en la construcción con hormigón han dado pie a numerosas innovaciones, las que van desde nuevos tipos de encofrados a investigaciones a nivel molecular para hacer al cemento y al hormigón materiales más “verdes”. No obstante, dentro de estos desarrollos, los que están más relacionados a la impresión 3D parecen llevar la delantera en cuanto a avances prácticos en materia constructiva.
Junto con ello, la robótica también se encamina a interesantes desarrollos, en especial, para hacer más eficiente, por ejemplo, la extrusión de hormigón para impresoras 3D como también, aumentar la capacidad de material a utilizar, incrementando así la productividad en una obra.
Precisamente, el proyecto DFAB HOUSE incorporó todas estas innovaciones tecnológicas -la robótica, impresión 3D y además, diseño digital optimizado- para la construcción de una casa en la que, prácticamente, la “mano de obra” utilizada fueron sólo robots y computadores, con mínima intervención del ser humano.
Coordinando tecnologías digitales de construcción
El proyecto DFAB HOUSE nació como un trabajo colaborativo bajo el alero del Centro Nacional Suizo de Competencia en Investigación (NCCR, en sus siglas en inglés) como una manera de mostrar las potencialidades de la fabricación digital, tanto en aspectos de diseño como de ejecución de la obra. Para ello, 8 carreras del prestigioso ETH Zurich se unieron a distintos expertos y profesionales de la industria, para dar vida a este innovador ambiente constructivo.
Según explican en el sitio web del proyecto, “el diseño de DFAB HOUSE está basado en la exploración de las implicaciones arquitectónicas y técnicas de seleccionar nuevos procesos constructivos digitales, los que resultaron de la investigación interdisciplinaria liderada por ocho cátedras del ETH Zurich, como parte del NCCR”.
En ese sentido, la construcción de este proyecto -finalmente, una edificación de tres pisos y de cerca de 200 metros cuadrados- significó la adopción de “seis nuevos procesos constructivos digitales, los que pasaron de la investigación en el campus a su aplicación arquitectónica práctica”, dijeron desde el proyecto.
“A diferencia de otras construcciones que sólo utilizan una tecnología digital en todo el proceso, como por ejemplo, la impresión 3D, en este proyecto pusimos a trabajar varios procesos juntos”, complementó Matthias Kohler, académico del ETH Zurich en Arquitectura y Fabricación Digital y uno de los profesionales que inició este proyecto.
Innovación en la construcción con hormigón para futuras edificaciones
Dentro de las tecnologías digitales que utilizaron en la construcción de DFAB HOUSE, se encuentran el robot Fabricator, un “robot constructor” autónomo que se utilizó in situ; “Mesh Mould”, una tecnología para construir estructuras complejas de hormigón armado sin necesidad de encofrados; el sistema Smart Casting Dynamic, o SDC, un sistema automatizado para la formación continua de elementos de hormigón; la “Smart Slab” o “losa inteligente”, que son losas fabricadas con encofrados impresos en 3D y cuyo diseño digital optimizan tanto las cargas como la cantidad de hormigón a utilizar para su fabricación, además de otro sistema digital para material ligero.
Si bien los elementos de hormigón del proyecto se fabricaron in situ o se prefabricaron de forma digital, igualmente hubo un equipo de personas supervigilando los procesos, ya sea en la colocación del hormigón bajo el sistema “Mesh Mould” o el ensamblaje de la “Smart Slab” en el proyecto.
De acuerdo a la descripción dada por DFAB HOUSE, la “combinación de todos estos procesos en un solo edificio hizo posible repensar la planificación y construcción general del proceso y permitió explotar las ventajas inherentes a la cadena de diseño, fabricación y planificación digital: flexibilidad en el diseño, economía de materiales, eficiencias en el costo y tiempo de la obra y un mejor control de calidad”.
Sobre los elementos de hormigón utilizados en DFAB HOUSE, destacan los muros fabricados in situ por el robot Fabricator, el que gracias con la tecnología “Mesh Mould”, construyó una malla de acero que sirvió como refuerzo y encofrado al mismo tiempo, y que finalmente sirvió para la estructura de hormigón que soporta las cargas del proyecto. “El resultado de esto fue un muro curvo doble que domina la arquitectura del plano abierto de las áreas de trabajo y descanso, en el piso uno”, subrayaron en el proyecto.
Junto con esto, se utilizó la losa de hormigón prefabricado Smart Slab para el cielo del primer piso. Fabricada con hormigón reforzado con fibra de vidrio, el que se esparció sobre un encofrado especial de arena creado con impresora 3D, este elemento “es un cielo completamente optimizado para los requerimientos estructurales y funcionales del proyecto”, dijeron desde el proyecto.
Finalmente, para la fachada del primer se utilizó la tecnología “Smart Dynamic Casting”, sistema de fabricación continua automatizada que hizo parteluces hechos a medida con “secciones cruzadas adaptadas a las cargas estructurales individuales de cada elemento”, explicaron.
De esta manera, al utilizar tecnología digital que se actualizaba constantemente, cada elemento arquitectónico fue fabricado a medida, permitiendo así que su ingeniería fuese exacta en cuanto su función individual. Además, se avanzó en áreas como la sostenibilidad de la construcción: la Smart Slab tiene un peso menor al de las losas tradicionales en un 65% y la tecnología “Mesh Mould” es una aplicación que no deja residuos, lo que sumado a su diseño optimizado, minimiza el material a utilizar.
