Estudio de las aplicaciones de la impresión 3D en el ámbito de la construcción

Documento: Memoria Autor: David Roselló Cruz Directora - Codirector: Montserrat Sánchez Romero – Rafael Weyler Perez Titulación: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales Convocatoria: OTOÑO, 2021-2022. TRABAJO FINAL DE ESTUDIOS ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN I Resumen La sociedad está en un constante proceso de evolución en el que día a día va desarrollando nuevos métodos y procesos tecnológicos que les permitan mejorar sus condiciones de vida. La impresión 3D es un claro ejemplo de estas nuevas tecnologías que han permitido revolucionar todos los sectores industriales, incluido el sector de la construcción. Por la importancia que ostenta este sector en el avance y evolución de nuestra sociedad, he decidido centrarme en las aplicaciones que tiene la impresión 3D en el sector de la construcción. De esta forma se exponen los procesos generales que se utiliza en la impresión 3D, que aún ser una técnica que en su mayoría se hace en pequeña escala, en el sector de la construcción se extrapolan estos procesos a una escala mayor a partir de distintas técnicas, de las cuales presento las más importantes y sus respectivas tecnologías. De forma análoga, se estudia las soluciones tecnológicas generales que se aplican en las técnicas, así como las propiedades esenciales del hormigón como principal material utilizado en este tipo de impresión. Seguidamente, se estudian las aplicaciones junto a un conjunto de ejemplos concretos en los que se ha implementado este proceso. Finalmente, se exponen las ventajas y desventajas de estas aplicaciones a partir de ejemplos concretos existentes con el objetivo de realizar un posterior análisis de soluciones que puedan enriquecer las susodichas aplicaciones y que sean viables económicamente y ambientalmente. Abstract Society is in a constant process of evolution in which day by day it is developing new methods and technological processes that allow them to improve their living conditions. The 3D printing is a clear example of these new technologies that have revolutionized all industrial sectors, including the construction sector. Due to the importance of this sector in the progress and evolution of our society, I have decided to focus on the applications of 3D printing in the construction sector. In this way, the general processes used in 3D printing are presented, which even though it is a technique that is mostly done on a small scale, in the construction sector these processes are extrapolated to a larger scale from different techniques, of which I present the most important ones and their respective technologies. Similarly, the general technological solutions applied in the techniques are studied, as well as the essential properties of concrete as the main material used in this type of printing. Then, the applications are studied together with a set of concrete examples in which this process has been implemented. Finally, the advantages and disadvantages of these applications are presented on the basis of existing concrete examples with the aim of a subsequent analysis of solutions that can enrich the above-mentioned applications and that are economically and environmentally viable. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN II Índice Resumen ......................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................... I Índice ............................................................................................................................ II Índice de tablas .............................................................................................................. IV Índice de figuras ............................................................................................................. IV 1. Introducción ............................................................................................................ 1 1.1. Objeto.............................................................................................................. 1 1.2. Alcance del estudio ........................................................................................... 1 1.3. Requisitos ........................................................................................................ 1 1.4. Justificación ..................................................................................................... 2 2. Antecedentes y/o revisión del estado del arte ............................................................... 3 2.1. ¿Qué es la impresión 3D? ................................................................................... 3 2.2. Antecedentes de la impresión 3D ........................................................................ 3 2.3. Antecedentes de la impresión 3D en la construcción .............................................. 3 3. Construcción aditiva ................................................................................................. 6 3.1. ¿Qué es la impresión 3D en la construcción? ........................................................ 6 3.2. Procesos de impresión ....................................................................................... 6 3.2.1. Fusión por lecho de polvo (PBF) .................................................................. 6 3.2.2. Deposición por energía directa (DED) .......................................................... 7 3.2.3. Impresión por extrusión .............................................................................. 8 3.2.4. Impresión por rociado ................................................................................. 9 3.2.5. Binder jetting ........................................................................................... 10 3.3. Técnicas de impresión ..................................................................................... 11 3.3.1. Contour Crafting...................................................................................... 11 3.3.1.1. Funcionamiento de la máquina Contour Crafting .................................. 11 3.3.2. Concrete printing ..................................................................................... 13 3.3.2.1. Funcionamiento de la máquina concrete printing ................................... 13 3.3.3. D-Shape .................................................................................................. 14 3.3.3.1. Funcionamiento de la máquina D-Shape .............................................. 14 3.3.4. Otras técnicas .......................................................................................... 16 3.4. Tecnologías ........................................................................................................ 16 3.4.1. Pórtico – grúa .......................................................................................... 17 3.4.2. Plataformas suspendidas por cable ............................................................. 18 3.4.3. Soluciones de enjambre ............................................................................ 20 3.4.4. Brazos robóticos ...................................................................................... 21 3.5. Materiales ...................................................................................................... 22 ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN III 3.5.1. Propiedades del hormigón para la impresión 3D ........................................... 22 3.5.1.1. Extrudabilidad .................................................................................. 23 3.5.1.2. Edificabilidad ................................................................................... 23 3.5.1.3. Trabajabilidad ................................................................................... 24 3.5.1.4. Tiempo abierto .................................................................................. 24 3.6. Aplicaciones ................................................................................................... 25 3.6.1. Aplicación de los polímeros en la impresión 3D en la construcción ................ 25 3.6.2. Aplicación del metal en la impresión 3D en la construcción .......................... 26 3.6.3. Aplicación de materiales cementados en la impresión 3D en la construcción ... 28 3.6.3.1. Viviendas y edificios ......................................................................... 28 3.6.3.2. Otras infraestructuras ......................................................................... 29 3.6.3.3. Aplicaciones aeroespaciales ............................................................... 30 3.6.3.4. Otras aplicaciones ............................................................................. 31 3.6.4. Ejemplos ................................................................................................. 32 3.6.4.1. Casa Canal holandesa ........................................................................ 32 3.6.4.2. Puente de Castilla – La Mancha .......................................................... 33 3.6.4.3. Oficinas y casas de la empresa Winsun ................................................ 34 3.6.4.4. Casas de la empresa APIS COR .......................................................... 36 3.6.4.5. Villa Roccia ...................................................................................... 37 3.6.4.6. Casa unifamiliar en Alemania ............................................................. 37 3.7. Ventajas y desventajas ..................................................................................... 38 3.7.1. Ventajas .................................................................................................. 38 3.7.2. Desventajas ............................................................................................. 39 4. Soluciones propuestas ............................................................................................. 40 4.1. Viabilidad económica de las soluciones.............................................................. 41 5. Estudio de la viabilidad económica ........................................................................... 43 5.1. Presupuesto general del estudio ......................................................................... 43 6. Análisis y valoración de las implicaciones ambientales y sociales ................................ 44 6.1. Implicaciones ambientales ................................................................................ 44 6.2. Implicaciones sociales ..................................................................................... 45 7. Conclusiones ......................................................................................................... 46 7.1. Investigaciones futuras..................................................................................... 47 8. Referencias ............................................................................................................ 48 8.1. Referencias bibliográficas ................................................................................ 48 8.2. Referencias de figuras ...................................................................................... 51 ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN IV Índice de tablas Tabla 1. Calculo estimado del coste del hormigón ecológico ............................................... 42 Tabla 2. Presupuesto estudio. .......................................................................................... 43 Índice de figuras Figura 1. Bombeo y rociado de concreto mediante el sistema pórtico ..................................... 4 Figura 2. Puente hecho mediante fabricación aditiva ............................................................ 4 Figura 3. Primer edificio mediante fabricación aditiva en Alemania ....................................... 5 Figura 4. Componentes del proceso de Fusión por lecho de polvo ......................................... 7 Figura 5. Componente final después del proceso ................................................................. 7 Figura 6. Proceso de impresión 3D DED ............................................................................ 8 Figura 7. Hélice realizada a partir del proceso WAAM basado en el proceso DED ................... 8 Figura 8. Esquema del proceso de impresión por extrusión ................................................... 8 Figura 9. Proceso de extrusión y deposición capa por capa ................................................... 9 Figura 10. Esquema del proceso de rociado donde M es el material y la A el aire comprimido .. 9 Figura 11. Objeto impreso mediante el proceso de rociado ................................................. 10 Figura 12. Esquema del proceso binder jetting .................................................................. 10 Figura 13. Muebles hechos mediante D-Shape con el proceso binder jetting ......................... 11 Figura 14. Esquema de montaje de la máquina por el método Contour Crafting .................... 12 Figura 15. Ejemplo funcionamiento de las paletas y extrusión material ................................ 12 Figura 16. Máquina usada en la técnica concrete printing ................................................... 13 Figura 17. Boquilla de la técnica concrete printing ............................................................ 14 Figura 18. Forma compleja gracias al 'freeform' ................................................................ 14 Figura 19. Impresora de la técnica D-Shape ...................................................................... 15 Figura 20. Proceso de impresión D-Shape ........................................................................ 15 Figura 21. Esquema de la técnica de deposición de hormigón mediante una grúa CONPrint3D ................................................................................................................................... 16 Figura 22. Ejemplo general del sistema pórtico grúa .......................................................... 18 Figura 23. Estructura del Robot C4 ................................................................................. 19 Figura 24. Versión posterior del Robot C4 ......................................................................... 19 Figura 25. Impresora “BigDelta” de la compañía WASP .................................................... 20 Figura 26. Robot Base.................................................................................................... 20 Figura 27. Robot Agarre ................................................................................................. 21 Figura 28. Robot de Vacío .............................................................................................. 21 Figura 29. Solución brazo robótico llamado CAZZA X1 .................................................... 22 Figura 30. Posibles deformaciones generadas por el peso de las capas y presión de extrusión . 23 Figura 31. Vivienda impresa en 3D mediante partes de material polimérico ........................ 25 Figura 32. Partes estructurales de la vivienda .................................................................... 26 Figura 33. Bloques de plástico de la viga unidos ............................................................... 26 Figura 34. CAD y modelo impreso del nudo Nematox ....................................................... 27 Figura 35. Estructura lumínica donde se aplican los nodos de la empresa Arup ..................... 27 Figura 36. Nodo anterior vs nodo actual ........................................................................... 27 Figura 37. Aplicación de la técnica Contour Crafting en la impresión de una casa y un edificio ................................................................................................................................... 28 ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN V Figura 38. Aplicación de la técnica Contour Crafting en la impresión de un bloque de pisos ... 28 Figura 39. Impresión más grande realizada por la técnica D-Shape ...................................... 29 Figura 40. Impresión de una estructura habitable mediante la técnica concrete printing .......... 29 Figura 41. Ejemplo de construcción de una torre de hormigón ............................................ 30 Figura 42. Ejemplo infraestructura espacial ..................................................................... 30 Figura 43. Pieza de azufre y cemento ............................................................................... 31 Figura 44. Ejemplo de los módulos eléctricos ................................................................... 32 Figura 45. Inserción del módulo en los huecos generados por la impresión 3D ...................... 32 Figura 46. Ejemplificación del proceso de ensamblaje de las habitaciones ............................ 33 Figura 47. Impresora Kamermaker .................................................................................. 33 Figura 48. Primer puente impreso en 3D .......................................................................... 34 Figura 49. Proceso de impresión de la vivienda [izq.] y resultado final [der.] ........................ 35 Figura 50. Edificio de 5 plantas y villa de 1.100 m2 de la empresa Winsun ........................... 35 Figura 51. Oficinas Winsun en Dubái ............................................................................... 35 Figura 52. Vivienda impresa por APIS COR en Moscú ...................................................... 36 Figura 53. Edificio impreso en 3D más grande del mundo .................................................. 36 Figura 54. Diseño de la villa por Gardiner, inspirado en las formaciones rocosas ................... 37 Figura 55. Prototipo de ensamblaje de varios componentes prefabricados............................. 37 Figura 56. Primer edificio residencial impreso en 3D en Alemania ...................................... 38 Figura 57. Objetivos de desarrollo sostenible (izq.) y objetivo presente en la impresión 3D (der.) ................................................................................................................................... 44 ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 1 1. Introducción 1.1. Objeto El objeto de este proyecto es analizar las diferentes aplicaciones que ofrece la impresión 3D dentro del ámbito de la construcción además de su utilidad, las cuales serán definidas con detalle. Así mismo se expondrán sus ventajas e inconvenientes y se realizará un análisis más detallado del proceso de impresión con su consiguiente puesta en obra, con la finalidad de proponer posibles mejoras en cualquiera de las partes. 1.2. Alcance del estudio En primer lugar deberemos realizar una búsqueda en profundidad de cómo se aplica la impresión 3D en la construcción. Para ello buscaremos todas las aplicaciones de la impresión 3D para poder definir correctamente su utilidad dentro de la construcción, profundizando en las técnicas de impresión más importantes. Se expondrán aplicaciones de la impresión 3D con distintos materiales, pero no se profundizará en sus técnicas a no ser que utilice alguna de las más importantes. Además, no se expondrán las diferencias entre los elementos tradicionales de construcción y las nuevas tecnologías basadas en la fabricación aditiva. Se estudiaran de forma teórica las máquinas que se utilizan en todo este proceso, así como los materiales usados. Se expondrán ejemplos de uso de los elementos finales una vez realizado el proceso de impresión. Aunque se presentan la maquinaria y los materiales usados se excluye la comparación entre máquinas y entre materiales de cada una de las aplicaciones para realizar el proceso de la impresión 3D. Además también se excluye el estudio extenso biográfico o histórico de los inventores de las técnicas. Una vez expuestas las aplicaciones, analizaremos sus ventajas e inconvenientes con la finalidad de encontrar y exponer posibles soluciones o mejoras para este proceso. Aunque se expongan teóricamente dichas aplicaciones, el estudio práctico de estas será excluido del trabajo. Por último se calculará el presupuesto del estudio con el que se podrá observar el coste total de este, además de hacer un breve estudio de la afectación de estas aplicaciones en el medioambiente y la sociedad. 1.3. Requisitos Se deben explicar las aplicaciones en funcionamiento actualmente más relevantes en el sector de la construcción, además de exponer aquellas que se están implementando pero aún están en fase de desarrollo. Las soluciones o propuestas planteadas deben tener en cuenta el ámbito medioambiental y social. Dichas soluciones deben mejorar económicamente a favor las aplicaciones de la impresión 3D en el ámbito de la construcción, así como una simplificación del proceso de montaje en la construcción. Se deberán especificar de forma clara la tipología y características del material o materiales más importantes utilizados en el sector de la impresión 3D en la construcción. Además, los posibles materiales empleados en las soluciones deberán seguir las normas vigentes en cuanto a exigencias de seguridad estructural, seguridad ante incendio e higiene, salud y medioambiente. Por último, las soluciones deben de ser totalmente realistas, con la finalidad de una posible implementación en la realidad, pero no se probarán las propuestas realizadas de forma práctica. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 2 1.4. Justificación Dado el auge que está experimentando el sector de la impresión 3D en la actualidad y su aplicación en innumerables contextos, creo que es interesante y útil que los ingenieros emergentes nos formemos en el ámbito de la fabricación aditiva en todas sus vertientes. Concretamente el sector de la construcción puede beneficiarse de la impresión 3D, y esto sería a su vez muy positivo para la sociedad general, ya que este es uno de los sectores que más nos impacta diariamente incluso cuando no somos conscientes de ello. Por enumerar algunos ejemplos, cada vez que cruzamos un puente o subimos las escaleras de nuestro piso estamos, sin saberlo, haciendo uso de un trabajo de ingeniería civil muy elaborado. El mundo de la tecnología está en constante desarrollo, y aunque ya hemos hecho grandes avances, siempre hay espacio para el cambio y la mejoría. Por eso mi trabajo está centrado en estudiar el uso que damos de la impresión 3D en el sector de la construcción e intentar encontrar propuestas que puedan mejorarlo. El hecho de que yo recoja todas estas aplicaciones y las plasme en un mismo estudio puede ser útil para compararlas y verlas des de una perspectiva general, además, las propuestas que pueda aportar podrían llegar a ser viables y desarrollarse en la práctica, pudiendo yo así contribuir al desarrollo de un sector que cada vez toma más peso en el mundo de la ingeniería y muchos más. Por otro lado, las conclusiones que se podría extraer al final de mi trabajo no vienen con la garantía de aportar un beneficio real a la práctica, ya sea porque no encuentro manera de mejorar cierta aplicación o porque la manera encontrada no es viable en las condiciones actuales. En conclusión, creo que mi trabajo tiene más ventajas que desventajas y que es una propuesta interesante, además de una manera de dar a conocer el sector de la impresión 3D en la construcción y sus aplicaciones a la población general. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 9 Es el método más usado en el ámbito de la impresión 3D, ya sea a pequeña o a gran escala, debido a su gran simplicidad. En el ámbito de la construcción, encontramos este método en diferentes técnicas y tecnologías de impresión 3D, las cuales serán estudiadas en más detalle en los apartados 3.3 Técnicas de impresión y 3.4 Tecnologías. Técnicas como el Contour Crafting o el concrete printing son ejemplos del uso de la impresión por extrusión mediante la deposición capa por capa. Figura 9. Proceso de extrusión y deposición capa por capa (Fuente:[18]) 3.2.4. Impresión por rociado La impresión por rociado es un proceso que también se usa en el ámbito de la construcción. Se basa en la proyección del material (hormigón) en pequeñas gotas sobre una superficie. La proyección de estas partículas de material es posible gracias al aire comprimido el cual acelerará dichas partículas con el fin de que se distribuyan sobre la superficie de impresión. El material usado tiene una capacidad de unión mecánica muy elevada que permite la correcta adherencia entre las capas de impresión. Figura 10. Esquema del proceso de rociado donde M es el material y la A el aire comprimido (Fuente:[19]) A diferencia de los otros procesos en que se usa el hormigón, se caracteriza por su rapidez de impresión debido a la gran cantidad de material que puede rociar (1,7 m3/h) gracias a la velocidad de dispersión de 150 mm/s. Además también se destaca por el poco riesgo de colisión entre la máquina y la pieza impresa.[19] ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 10 Figura 11. Objeto impreso mediante el proceso de rociado (Fuente: [19]) 3.2.5. Binder jetting El proceso conocido como binder jetting consiste en la deposición de un aglutinante en estado líquido que tiene la función de unir las partículas de polvo distribuidas en la superficie de impresión. El sólido se formará capa por capa aplicando este proceso repetidamente (Figura 12). [19] Figura 12. Esquema del proceso binder jetting (Fuente:[20]) Para imprimir mediante este proceso se pueden utilizar materiales como el metal, polímeros, cerámicas y arenas. Aun así, el material más comúnmente usado en el ámbito de la construcción es una mezcla de arena con cemento que aporta mejores propiedades al objeto final. [10] Al igual que la impresión por extrusión, este proceso también se utiliza en técnicas y tecnologías concretas, como por ejemplo D-Shape, permitiendo crear elementos de gran tamaño que posteriormente se utilizaran como elementos pre-fabricados en el ámbito constructivo. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 11 Figura 13. Muebles hechos mediante D-Shape con el proceso binder jetting (Fuente:[21]) 3.3. Técnicas de impresión Los inicios de la impresión 3D en la construcción se deben a la extrapolación del proceso de impresión 3D de una escala mucho más reducida, como se ha mencionado en el apartado 3.1. Por esta razón, es a partir de 1995 cuando el investigador Joseph Pegna empieza a dar destellos en este ámbito mediante una técnica de formación, basada en la incorporación de materiales de matriz cementantes a nuevas tecnologías. Esta técnica no se llegó a desarrollar por Pegna, aun así sirvió de precursor para que posteriormente se llevará a cabo el primer gran éxito en este campo. De esta manera, gracias a la inquietud de otros investigadores como Behrokh Khoshnevis, Enrico Dini y el grupo de investigación de la Universidad de Loughborough, surgen las técnicas, actualmente operativas, más importantes a escala arquitectónica, las cuales son el Contour Crafting, el D-Shape y el concrete printing.[22] 3.3.1. Contour Crafting La técnica de impresión 3D en la construcción Contour Crafting fue desarrollada por Behrokh Khoshnevis en el Instituto de Ciencias de la Información 6 en el año 1996 y se conoce como la técnica que marca el origen de la impresión 3D en la construcción. En un principio Khoshnevis quería aplicar este método para la creación de moldes de partes industriales, pero más tarde decidió adaptarlo al ámbito de la construcción con el objetivo de construir casas de forma rápida en lugares devastados por desastres naturales. Contour Crafting es un método que utiliza el control por ordenador y se basa en la deposición por capas de mezclas cementadas (como material principal), con la finalidad de construir piezas tridimensionales de formas complejas y planas a gran escala, con un acabado superficial liso y preciso. Así mismo, quiere conseguir automatizar tanto el proceso constructivo de la vivienda como el de todos sus elementos en el que se incluye cableado, tuberías, etc. 3.3.1.1. Funcionamiento de la máquina Contour Crafting El Contour Crafting se caracteriza por ser el impulsor de impresión de viviendas en 3D. Es por ello que nos centraremos en el funcionamiento en base a la construcción de dichas viviendas. En primer lugar se realiza la base donde ira impresa la vivienda, donde se encontraran los cimientos de la vivienda con hormigón. Una vez hecha la base se procede con la impresión de la vivienda, por lo que será necesario la instalación de la maquinaria. La máquina se construye en 3 partes principales que permiten el trabajo en una dimensión 3D consiguiendo un movimiento a lo largo de los 3 ejes (X; Y y Z). El movimiento en el eje horizontal vendrá dado por los rieles, el 6 Instituto que pertenece a las Escuela de Ingenieros Viterbi en la Universidad de California del Sur. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 12 eje vertical vendrá determinado por la altura total a la que puede llegar el brazo robótico 7 y, finalmente, el eje Z vendrá determinado por una barra horizontal que se encarga de unir dos brazos puestos en los rieles mencionados anteriormente. Figura 14. Esquema de montaje de la máquina por el método Contour Crafting (Fuente:[23]) Posteriormente, se empieza con la impresión de la vivienda a partir de la extrusión de material, el cual será bombeado hasta llegar a la boquilla de 4 cabezales. Dos de estos cabezales se encargaran de la extrusión del material para la superficie interior e exterior (paredes), uno se encargará de la extrusión de los elementos internos de la pared y, por último, el cuarto cabezal se encargará de rellenar los huecos que se han creado a partir de los 3 primeros cabezales para asegurar una estructura más resistente. [4][24] Para generar un acabado superficial liso y preciso, esta técnica utiliza paletas tanto en el eje horizontal como en el vertical, las cuáles serán las encargadas de realizar el proceso de alisado de la superficie exterior (paredes) de la estructura impresa acto posterior que el material cementado sea extruido tal y como se muestra en la Figura 15 haciendo que el contorno de las paredes tenga la forma deseada una vez finalizado el proceso. En un principio, las paletas estaban diseñadas para ajustarse y poder realizar el mismo proceso en superficies que no fueran ortogonales. Aun así, el desarrollo más complejo de los cabezales de extrusión 8 ha hecho que el diseño de estas acaben siendo fijas, ajustando las paletas en cada uno de los lados (eje X; eje Y) permitiendo de la misma manera controlar la pendiente, el ángulo y la precisión en las formas geométricas. Figura 15. Ejemplo funcionamiento de las paletas y extrusión material (Fuente:[25]) 7 Actualmente, la altura a la que puede llegar el diseño de la maquina Contour Crafting es de 6 metros que corresponden a la construcción aproximada de 2 plantas de un bloque de pisos. 8 Se desarrolla una boquilla de 4 cabezales para sustituir la boca de un solo cabezal. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 13 Finalmente, serán los brazos robóticos quienes se encargaran de cerrar la estructura por completo con un techo prefabricado. Es importante destacar que el Contour Crafting es una técnica de impresión 3D en la construcción por lo que la maquinaria puede adaptarse 9 según las necesidades en cada momento, siempre y cuando siga el proceso de esta técnica. 3.3.2. Concrete printing Esta técnica fue desarrollada por el Grupo de Investigación en Fabricación Aditiva en la Universidad de Loughborough con el liderazgo del doctor Rupert Soar y Richard Buswell. Aunque se empezó a desarrollar en el año 2004, el grupo de investigación aún sigue trabajando en el desarrollo de esta técnica para una mejor funcionalidad. Esta técnica consiste en una deposición selectiva de material a través de una boquilla, proceso semejante al Contour Crafting definido en el apartado anterior. Aun así, se difiere del Contour Crafting debido a que esta técnica no busca el desarrollo e impresión de una estructura completa como puede ser una vivienda, sino en la construcción de dicha estructura por partes, como serían las paredes en el caso de las viviendas. 3.3.2.1. Funcionamiento de la máquina concrete printing Como hemos dicho anteriormente, el concrete printing se centra en la impresión de una estructura por partes, por lo que se imprime todo el conjunto por piezas. Debido a esta razón, esta técnica cambia el funcionamiento de la máquina usada en el Contour Crafting. Se mantiene el sistema de pórtico sin los rieles y se le añade un robot 10 que consiste en un mecanismo que en su extremo tendrá la boquilla por donde se depositará el material. Figura 16. Máquina usada en la técnica concrete printing (Fuente:[26]) A diferencia del Contour Crafting la boquilla no tiene paletas como se muestra en la Figura 17, esto se debe a que la técnica de impresión 3D concrete printing se centra en conservar la libertad tridimensional mediante la variación de la resolución (menor resolución) en el proceso de deposición del material, permitiendo conseguir un mayor control en las geometrías internas y externas.[4][27] 9 La máquina presentada es el diseño más común usado para aplicar el Contour Crafting. 10 Volumen abarcado de 2 metros x 2,5 metros x 5 metros que corresponde a largo, ancho y altura. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 14 Figura 17. Boquilla de la técnica concrete printing (Fuente:[28]) 3.3.3. D-Shape Esta técnica fue creada por el ingeniero civil italiano Enrico Dini 11 en el año 2005 y, patentada posteriormente en el año 2006. A diferencia de las dos técnicas descritas anteriormente, las cuales usaban un sistema de extrusión del material, en esta se usa la tecnología conocida como binder jetting. Consiste en la deposición de forma selectiva de un aglutinante en estado líquido encima de una serie de capas de material, el cual se basa en una mezcla de cemento y arena y, está depositado en polvo. Será la deposición del aglutinante la que permite que el material en polvo solidifique. Semejante al concrete printing, el método D-Shape se centra en la producción de elementos por separado y no tanto en la impresión de todo el conjunto de una estructura como podría ser una vivienda. Por lo tanto, permite la impresión de partes y piezas simples e incluso de complejidad relativamente alta, gracias a su alto grado de libertad en la forma 12 . Figura 18. Forma compleja gracias al 'freeform'(Fuente:[21]) 3.3.3.1. Funcionamiento de la máquina D-Shape La máquina se basa en un sistema de rieles que abarca un volumen 13 de impresión de 75 m3.El sistema de deposición del material se caracterizará por ser un conjunto de boquillas situadas de forma continua a lo largo del eje horizontal. Cabe destacar la existencia de un pequeño espacio entre boquillas que impide la deposición del material. Por ello, la impresora tiene un motor en 11 Actualmente es el presidente de la empresa MONOLITE UK Ltd. 12 Conocido con el término ‘freeform’ en inglés y usado incluso para dar nombre a la empresa de los creadores de la técnica concrete printing. 13 3 metros de altura y una base de 5 x 5 metros. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 15 dicho conjunto de boquillas, como se muestra en la Figura 19, para que se pueda mover en este eje y de esta manera poder rellenar todos los espacios con pocas repeticiones. Figura 19. Impresora de la técnica D-Shape (Fuente:[29]) En primer lugar, la impresora D-Shape trabajará mediante la deposición de una primera capa de material de grosor 14 variable. Una vez se ha depositado la mezcla en polvo de cemento y arena se vierte el aglutinante en aquellas zonas donde se quiere conseguir una estructura sólida. El proceso de depositar el aglutinante se hace en dos partes, en primer lugar el aglutinante nivela la superficie de la mezcla y, posteriormente, se añade más aglutinante en la superficie nivelada para crear el sólido. El proceso de endurecimiento una vez añadido el aglutinante puede durar una hora, aproximadamente. Para que el sólido pueda aguantar estructuralmente sin deformarse, el polvo de la mezcla sobrante será el encargado de trabajar como soporte estructural mientras el proceso de solidificación se lleva a cabo. Todo este proceso se va repitiendo sucesivamente hasta obtener el sólido final deseado.[21][30] Aunque en el último proceso no interviene la máquina, es necesario destacar que se debe retirar el polvo de la mezcla sobrante para poder obtener la estructura. Figura 20. Proceso de impresión D-Shape (Fuente:[30]) 14 El grosor está limitado por la máquina en un rango de 5 a 10 mm. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 16 3.3.4. Otras técnicas Aunque las tres técnicas descritas anteriormente son las más importantes en el desarrollo de la impresión 3D en el ámbito de la construcción, también debemos destacar otras técnicas. Se conoce la técnica de deposición de hormigón creada por la empresa Maxit Group y Mineraljet creada por la empresa Freeform Construction 15 que se asimila a la técnica de concrete printing, de las cuales no hay mucha bibliografía, así como de otras técnicas utilizadas en la impresión con metal y polímeros. [4] Además también han surgido dos técnicas más de deposición de hormigón que se han creado a partir de las limitaciones de Contour Crafting y concrete printing, las cuales son CONPrint3D y una técnica basada en la impresión de elementos a gran escala utilizando el hormigón de alto rendimiento. El CONPrint3D se basa en la deposición de hormigón mediante una maquinaria basada en una grúa (Figura 21) para poder aportar flexibilidad geométrica a la estructura. Esto permite solucionar la limitación de las tecnologías usadas por las técnicas nombradas anteriormente debido a que no necesita la creación de una gran estructura para poder imprimir un elemento grande y de cierta altura.[17] Además, se caracteriza por el uso de un robot extrusor en el extremo de la grúa, con paletas similares a las usadas en el Contour Crafting que permite dotar a la estructura de buena precisión y tolerancias. No obstante, se producen oscilaciones en el robot extrusor en el extremo del brazo de la grúa lo que provoca que la precisión de impresión se reduzca. Aun así, se está trabajando en la implementación de un nuevo cabezal junto a algoritmos y sistemas de control que pueda reducir estas oscilaciones y mejorar la calidad de impresión. Figura 21. Esquema de la técnica de deposición de hormigón mediante una grúa CONPrint3D (Fuente:[17]) Por último, la impresión 3D a gran escala mediante el uso del hormigón de alto rendimiento se basa principalmente en la impresión de una estructura sin la necesidad de usar soportes temporales, gracias a las propiedades adquiridas por dicho material. Su funcionamiento consiste en la deposición capa por capa a partir de un cabezal montado en un brazo robótico de 6 ejes. 3.4. Tecnologías La impresión de objetos a pequeña escala no tiene limitaciones por lo que respeta el tamaño de las tecnologías usadas. Los elementos impresos son relativamente pequeños por lo que las tecnologías serán parecidas a nivel de medidas. Por otro lado, escalando estas tecnologías al 15 El nombre de ‘Freeform Construction’ lo adquiere Rupert Soar una vez abandona el grupo de investigación de la Universidad de Loughborough. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 17 ámbito de la construcción, podemos encontrar ciertas limitaciones en la maquinaria empleada por las técnicas descritas en el apartado 3.3 Técnicas de impresión. Por esta razón, al adaptar la impresión 3D a una escala mayor, también se deben adaptar las tecnologías haciendo que surjan nuevas formas de imprimir. De esta forma, se expondrán a continuación las soluciones tecnológicas generales, las cuales estarán presentes en algunas de las técnicas anteriores. 3.4.1. Pórtico – grúa Las soluciones de pórtico grúa o también conocidas en inglés como gantry solutions consisten principalmente en una estructura de pórtico en donde se sitúa el cabezal de deposición de material, la cual toda ella se sitúa sobre unos railes que permiten el movimiento de translación a lo largo de los 3 ejes cartesianos de coordenadas. Este sistema es de los más usados en la impresión 3D en la construcción, por lo que muchas de las técnicas que descritas anteriormente basaran su tecnología en esta solución. Aun así, cabe destacar que las soluciones pórtico grúa se adaptaran según la técnica usada. Estas soluciones aparecen en el año 2001 frente a la necesidad de escalar la impresión 3D en la construcción. Este hecho lo aprovecha Khoshnevis para patentar su técnica Contour Crafting, la cual obtiene un valor diferencial al añadirle a la solución un sistema de paletas para alisar el material al mismo tiempo que es extruido, proceso del cual se ha hablado con mayor detalle en el apartado 3.3.1. Por otro lado, se aporta la misma solución al concrete printing y se le aplica como elemento diferencial una maquina CNC 16 que se moverá en los 3 ejes de coordenadas cartesianas mediante un sistema de vigas tubulares accionadas por cadena. El material situado en un contenedor justo en la parte superior del cabezal de impresión se bombeará a la boquilla extrusora mediante una bomba. Más tarde en Corea del Sud, se aplica la tecnología con un sistema lineal de actuadores triaxiales, los cuales van montados en un soporte de tipo caja y serán escogidos según el eje donde se quiera imprimir. Las dimensiones del espacio 17 de trabajo son relativamente pequeñas por lo que se puede asegurar que las estructuras impresas se realizaran por partes. Por último, encontraremos este sistema de pórtico grúa en la técnica D-Shape en donde se caracteriza, como ya hemos mencionado en el apartado anterior, por cambiar el método de deposición del material de extrusión a deposición en polvo con adicción de aglutinante (binder jetting). La viga de aluminio que se extiende de lado a lado de la estructura tendrá el cabezal el cual se irá moviendo en los ejes X y Y. Además el cabezal se moverá por otro eje Y auxiliar que permite rellenar los huecos que no se llenan debido a la separación de las boquillas que conforman dicho cabezal. Aunque la estructura abarca un volumen de 6 x 6 x 6 metros, se puede adaptar según el tamaño de la estructura. [2] 16 Referente a las siglas en inglés de Computer Numerical Controlled. 17 Volumen de 1,3 x 0,95 x 0,8 metros. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 18 Figura 22. Ejemplo general del sistema pórtico grúa (Fuente:[31]) 3.4.2. Plataformas suspendidas por cable Las soluciones de plataformas suspendidas por cable ayudan a optimizar el proceso gracias a la corrección de problemas que pueden surgir en las soluciones de pórtico grúa. En este caso, permite un transporte, montaje y desmontaje fácil que permite optimizar el trabajo. Además, también permite trabajar en áreas más grandes gracias al sistema de cables. Esta tecnología consiste en un cabezal que irá unido a una estructura sólida 18 mediante un conjunto de cables. Para poder controlar el cabezal y obtener una correcta impresión se utilizan una serie de motores. Estos motores permiten contraer y retraer los cables según conveniencia permitiendo la orientación y el movimiento en todas la direcciones del cabezal, siendo este un proceso totalmente automatizado.[32] Varios investigadores se han basado en la teoría de esta tecnología para desarrollar sus propias máquinas. El conjunto de tecnologías creadas a partir de esta solución tienen pequeñas modificaciones que les permite obtener características distintivas entre ellas. En primer lugar, encontramos el Robot C4 19 que se compone de un total de 12 cables, divididos en los superiores e inferiores. La función de los cables superiores es la de aguantar el peso del cabezal en suspensión, mientras que los cables inferiores (Figura 23) son los que controlan el movimiento y la orientación. Además, es importante destacar el uso del paralelismo entre cables inferiores que simplifican la cinemática de la solución permitiendo el movimiento único de translación. En esta versión, el material se bombeará al cabezal des de un deposito externo [33]. Gracias este sistema por cables, el autor consiguió obtener un volumen trabajo de 44 x 44 x 40 m3. 18 La estructura sólida de las soluciones de suspensión por cable se conoce como marco. 19 Abreviatura para la expresión Robot de cable cartesiano para la técnica Contour Crafting. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 25 3.6. Aplicaciones Actualmente, la impresión 3D en la construcción aún sigue en desarrollo. No obstante, gracias al estudio continuo de las tecnologías por los investigadores han permitido llevar a cabo estructuras imprimidas en 3D, mediante el uso de diferentes técnicas y materiales. Las aplicaciones de la impresión 3D en la construcción se clasifican en 3 grandes grupos, donde el componente principal de esta clasificación será el tipo de material. Por esta razón, dividiremos los grupos en aplicaciones en la construcción mediante la impresión 3D con polímeros, metal y materiales cementados. 3.6.1. Aplicación de los polímeros en la impresión 3D en la construcción La fabricación aditiva mediante polímeros es un método muy común para la construcción de piezas de tamaño pequeño y mediano. Actualmente, hay bastante tecnología referente a esta técnica debido a que permite un proceso económico y obtener formas complejas que no se pueden conseguir mediante otros métodos. Por otro lado, pasando al ámbito de la construcción o también conocido como macroescala, tenemos que las aplicaciones con polímeros no son tan comunes. La impresión 3D con polímeros en la construcción se caracteriza por usarse en aplicaciones muy concretas como en la impresión de sistemas mecánicos, sistemas eléctricos y fachadas, además elementos con fines estéticos. Por esta razón, estas aplicaciones se basan en un proceso de elementos prefabricados que se introducirán en otros procesos de construcción, ya sean mediante la impresión 3D o tradicionales. [11][45] A pesar de centrarse en elementos estructurales relativamente pequeños comparados con los elementos conseguidos mediante la impresión 3D con cemento, se ha llegado a conseguir construir una vivienda a partir del ensamblaje de bloques 27 y otros elementos multifuncionales. Figura 31. Vivienda impresa en 3D mediante partes de material polimérico (Fuente:[46]) 27 Volumen de 2,2 x 2,2 x 3,5 metros. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 26 Figura 32. Partes estructurales de la vivienda (Fuente:[46]) Por último, destacar el desarrollo de vigas mediante plástico reciclado. Esta aplicación fue desarrollada por un grupo de investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia, en donde se ha conseguido imprimir la estructura interna de la viga con plástico. Esta estructura tiene un sistema de montaje similar al de LEGO, lo que permite una gran facilidad en su montaje. Aunque esta estructura permite la reducción de peso respecto una viga entera de hormigón o metal, se recubre de hormigón para asegurar unas buenas propiedades resistivas. [47] Figura 33. Bloques de plástico de la viga unidos (Fuente:[48]) 3.6.2. Aplicación del metal en la impresión 3D en la construcción Las aplicaciones del metal en el ámbito constructivo se encuentran en una fase de desarrollo. Por lo general, no se generan estructuras de gran tamaño, sino que se reserva a estructuras de tamaño medio. A diferencia de los polímeros, se requieren tecnologías más complejas para poder trabajar con el metal de forma correcta y poder realizar la el proceso de impresión. La impresión 3D del metal se usa principalmente en el sector aeroespacial y de la industria biomédica donde las altas propiedades por lo que refiere a la resistencia, permiten conseguir que el objeto o estructura trabaje bajo esfuerzos relativamente grandes, entre otras. Aun así, también encontramos pequeñas aplicaciones en la construcción, tal y como habíamos mencionado al principio. Para ello destacaremos lo que en construcción se conoce como nudos o nodos, los cuales son los puntos de encuentro entre diversos elementos estructurales de una estructura o entramado [49]. Haremos énfasis en dos tipologías de nodos que han utilizado la impresión 3D como una ventaja para desarrollarlos de nuevo y otorgarles prestaciones mejores. En primer lugar, destacamos el nudo para fachadas conocido por el nombre Nematox. Se caracteriza por conseguir una estructura geométrica compleja que permite una unión ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 27 estructuralmente mejor y que logra resolver en gran medida, los problemas de sellado en el propio nudo, sin la necesidad del uso de siliconas y ángulos no ortogonales. Figura 34. CAD y modelo impreso del nudo Nematox (Fuente:[50]) En segundo lugar, se destaca el nodo creado por la empresa Arup utilizado en diversas estructuras para un área comercial en la ciudad de La Haya en Holanda. Estos nodos se usan para conectar los diferentes elementos de la estructura lumínica. Mediante el rediseño del nodo respecto al utilizado anteriormente, se consigue minimizar el material empleado su construcción, favoreciendo a la disminución de peso y coste. Además, se destaca la libertad en el diseño de las formas de los nodos para poder unir los cables y resto de elementos mediante el método conocido como tensegridad 28 . [11] [51] Figura 35. Estructura lumínica donde se aplican los nodos de la empresa Arup (Fuente:[51]) Según Salome Galjaard, uno de los diseñadores de esta empresa, asegura que la impresión 3D les ha permitido crear muchas piezas complejas muchos más eficientes que las diseñadas a mano, las cuales tenían más tendencia a tener errores debido al error humano al fabricarse. [52] Figura 36. Nodo anterior vs nodo actual (Fuente:[52]) 28 Según la Real Academia Española es la propiedad de una estructura en donde su equilibrio depende de las fuerzas de tensión y compresión de sus elementos. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 28 3.6.3. Aplicación de materiales cementados en la impresión 3D en la construcción Aunque se han hecho múltiples impresiones de elementos constructivos con diferentes materiales, no todos tienen las mismas propiedades. En el ámbito de la construcción, los materiales cementados son los más usados y estudiados para realizar las impresiones en 3D. De esta manera, en la actualidad son más comunes las aplicaciones relacionadas con este tipo de material. En este apartado englobamos una gran variedad de aplicaciones como son la construcción de viviendas, puentes, infraestructuras y elementos prefabricados, entre otros. 3.6.3.1. Viviendas y edificios La construcción de viviendas es un proyecto muy interesante por lo que respeta la impresión 3D en grandes escalas. La aplicación fundamental es la construcción de una estructura que contenga tanto formas simples como complejas y, que tenga las mismas características estructurales que las viviendas actuales. La técnica principal encargada de llevar a cabo esta aplicación en la construcción es el Contour Crafting. Esta técnica solo consigue recrear la estructura de la vivienda o edificio, por lo que mediante el desarrollo de la tecnología se va a conseguir un proceso cada vez más automatizado, con el fin de realizar la construcción en su totalidad sin depender de tanta mano de obra. Por lo tanto, la impresión 3D se aplicará en la construcción de viviendas, ya sean estructuralmente como una casa o un bloque de pisos, y otros edificios como podrían ser las oficinas. Figura 37. Aplicación de la técnica Contour Crafting en la impresión de una casa y un edificio (Fuente:[53]) Figura 38. Aplicación de la técnica Contour Crafting en la impresión de un bloque de pisos (Fuente:[53]) ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 29 Además, tanto el D-Shape como el concrete printing también tienen relevancia en esta aplicación. Estas dos técnicas se centran en la construcción de los componentes que conforman las viviendas o edificios, las cuales serán juntadas posteriormente en el lugar deseado. No obstante, se han realizado experimentos en los que se ha conseguido imprimir estructuras similares a la de una casa de dimensiones pequeñas mediante estas dos técnicas. Figura 39. Impresión más grande realizada por la técnica D-Shape (Fuente:[21]) Figura 40. Impresión de una estructura habitable mediante la técnica concrete printing (Fuente:[54]) 3.6.3.2. Otras infraestructuras Además de la impresión de viviendas y edificios, también se está desarrollando la impresión 3D para crear otras estructuras que puedan remplazar a las actuales con fines medioambientales o reducción de costes, entre otras. Unas de las aplicaciones de infraestructuras que se está desarrollando es la impresión de torres de cemento (Figura 41). Manteniendo las bases de la técnica Contour Crafting y modificando el diseño de la máquina usada para la construcción de viviendas, se esa trabajando en la construcción de torres de turbinas eólicas, chimeneas, pilonas de puentes y todo tipo de infraestructura similar. Es una aplicación muy útil, aunque aún se encuentre en una fase inicial, debido a que permite una reducción importante de procesos que pueden dificultar el proceso de construcción, como sería el transporte de estos elementos tan grandes. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 30 Figura 41. Ejemplo de construcción de una torre de hormigón (Fuente:[53]) Por otro lado tenemos los puentes. Esta aplicación ya se ha llevado a cabo en la realidad y ha generado buenas expectativas en el uso de la impresión 3D en estructuras más cuotidianas para las personas. En este caso se realiza la impresión de las partes del puente que posteriormente son unidas. No solo se destaca por el buen funcionamiento, sino que también se consiguen formas estéticamente atractivas y distintivas. También podemos encontrar elementos como mesas y bancos, los cuales usan técnicas descritas anteriormente como el concrete printing y el D-Shape. 3.6.3.3. Aplicaciones aeroespaciales Las aplicaciones aeroespaciales aún están en investigación y desarrollo, pero ya se han extraído ciertas conclusiones que muestras las posibilidades de implementar la impresión 3D en la construcción de infraestructuras en el espacio. La investigación de los elementos espaciales se ha prosperado mucho durante los últimos siglos, lo que nos permite en la actualidad poder hablar de imprimir en 3D en el espacio, en concreto en la Luna y Marte. Uno de los grandes objetivos de la NASA es la obtención de energía solar y exploración de estos cuerpos espaciales, por lo que la aplicación en desarrollo se basa en la construcción de laboratorios, viviendas y otras infraestructuras que permitan la vida humana, mediante la técnica Contour Crafting. [55] Figura 42. Ejemplo infraestructura espacial (Fuente:[53]) No obstante, se encuentran varios problemas en cuanto a los materiales, en concreto la imposibilidad de mezclar el cemento con el agua. Se ha estudiado la posibilidad de sustituir el agua por azufre, componente muy presente en estas superficies. Este material ya ha sido probado, ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 31 de la misma forma que se ha estudiado la implementación del polvo lunar como material para usar en la impresión. [53] Figura 43. Pieza de azufre y cemento (Fuente:[56]) Aunque se sigue trabajando en esta aplicación, se puede esperar que se lleve a cabo en un futuro muy próximo. 3.6.3.4. Otras aplicaciones El proceso de impresión 3D no solo engloba la construcción de la estructura. En este caso debemos profundizar en la construcción de una vivienda y edificio de forma completa, por lo que a continuación se exponen otras aplicaciones que están en desarrollo mediante el uso de la técnica Contour Crafting y que también forma parte del proceso de impresión 3D en la construcción. [53][55]  Construcción de conductos huecos en las paredes con la finalidad de inserir componentes como cableados o tuberías. Durante la deposición capa por capa en la impresión, la máquina se encarga de colocar la tubería prefabricada y soldarla 29 a las tuberías depositadas previamente. Asimismo, el sistema de ensamblado de la máquina impresora se encargaría de realizar lo correspondiente con el cableado.  Introducción de componentes inteligentes como sensores de tensión y de humedad, calentadores de pared y calentadores de suelo, entre otros.  Aplicación de una malla de acero entre capas, la cual se montará mediante la deposición y ensamblaje posterior de los elementos de acero que la componen.  Deposición de las baldosas en elementos verticales y horizontales que conforman la vivienda o edificio, como son las paredes y el suelo.  Impresión de módulos con líneas conductoras en su interior que funcionan como red eléctrica y se ensamblan unos con otros. 29 Se sueldan mediante un anillo calefactor que derrite la zona de unión entre las dos tuberías. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 32 Figura 44. Ejemplo de los módulos eléctricos (Fuente:[55]) Figura 45. Inserción del módulo en los huecos generados por la impresión 3D (Fuente:[55])  Utilización de una boquilla pulverizadora o un cabezal de impresora por inyección de tinta para pintar las partes deseadas de la estructura final. Finalmente, encontramos la impresión de paredes multifuncionales. Esta aplicación usa una técnica basada en extrusión de capa por capa que usa hormigón de alto rendimiento para reducir las limitaciones de técnicas como el Contour Crafting. Las paredes multifuncionales están pensadas para introducirlas en las viviendas y se basan en estructuras con huecos internos, los cuales se pueden rellenar con refuerzo o espumas para conseguir aislamiento térmico. 3.6.4. Ejemplos A continuación, se expondrán algunos de los hitos más importantes de la impresión 3D en la construcción y los cuales hacen referencia a las aplicaciones anteriormente descritas. 3.6.4.1. Casa Canal holandesa DUS Architects, una empresa de arquitectura holandesa emprende un proyecto en el año 2014, el cual se finalizó en 2017. El proyecto se basa en la elaboración de una casa tradicional de los canales de Ámsterdam mediante el uso de la impresión 3D a gran escala. El principal interés de esta empresa es innovar en el método de construcción de esta tipología de viviendas con la finalidad de minimizar costes o desperdicio de materiales. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 33 DUS Architects se centra en la construcción de la vivienda mediante un proceso de impresión por partes. El método consiste en la construcción de las habitaciones que conforman la casa por separado, todas ellas impresas en el mismo sitio donde serán ensambladas posteriormente como se muestra en la Figura 46. Cada una de estas habitaciones individuales está compuestas por varias partes que se irán uniendo a lo largo del proceso de impresión de la habitación, creando una estructura de hasta un tamaño de 2 x 2 x 3,5 metros. [57] Figura 46. Ejemplificación del proceso de ensamblaje de las habitaciones (Fuente:[58]) Para poder llevar a cabo este método de impresión, la empresa utiliza una gran impresora creada a partir de un contenedor de transporte y bajo el nombre de Kamermaker 30 (Figura 47). Esta impresora es portable, por lo que se puede mover con relativa facilidad para poder imprimir en cualquier sitio. Además, cabe destacar que el material principal empleado en este caso es el plástico, aunque se utilizan otros materiales eco para aportar más resistencia a la estructura como el hormigón. Figura 47. Impresora Kamermaker (Fuente:[59]) 3.6.4.2. Puente de Castilla – La Mancha Esta infraestructura pública construida en 2016 y llevada a cabo por el Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña (IAAC) se encuentra en un parque en Alcobendas, cerca de Madrid y es considerado el primer puente que se ha construido mediante un proceso de impresión 3D. 30 Término que proviene del holandés y significa constructor de habitaciones. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 34 El puente consiste en un conjunto de 8 piezas impresas a partir de la técnica descrita anteriormente D-Shape, todas ellas de hormigón. Todas las piezas ensambladas forman un puente de 12 metros de largo y 1,75 metros de ancho, aproximadamente. El diseño final tan característico del puente se ha conseguido gracias a las ventajas que ofrece la impresión 3D, haciendo posible que los arquitectos tengan más libertad a la hora de crear diseños. [60] Figura 48. Primer puente impreso en 3D (Fuente:[61]) 3.6.4.3. Oficinas y casas de la empresa Winsun Winsun es una empresa china especializada en la impresión 3D en la arquitectura y líder en este sector. No solo se basa en la construcción de viviendas y oficinas mediante el proceso de impresión 3D, sino que también trabajan en la investigación de nuevos materiales para implementarlos en este proceso. Esta empresa trabaja a gran escala en la construcción y decoración de edificios, tanto de ámbito público como privado.[62] La tecnología creada por esta empresa es tan avanzada que incluso les permite la construcción de un edificio de 1000 m2. Al utilizarse una maquinaria 31 muy grande, los elementos deben ser prefabricados por piezas en la fábrica y, posteriormente, ensamblados en el lugar de construcción. Además, la extensa investigación en los materiales de impresión les permite ofrecer elementos con mejores propiedades, los cuales funcionan cada vez mejor por lo que se refiere al aislamiento térmico y resistencia. La empresa Winsun aparece en el año 2005 y, ya en el año 2008 se convierte en una de las primeras empresas en lograr imprimir en 3D un muro de un edificio. Aun así, a continuación se destacan los hitos de la empresa que la llevan a ser líder mundialmente en este sector. En el año 2014, se logra construir 10 viviendas en Shanghai en tan solo un día. Cada una de estas viviendas tiene una superficie de 200 m2 y están impresas mediante un proceso de capa por capa en el que se deposita una mezcla de cemento y fibra de vidrio. No solo se caracterizó este hito por la rapidez en la construcción, sino también por el coste de cada una de las viviendas que era de 5.000 dólares aproximadamente. [63] 31 El tamaño de la máquina es de 150 x 10 x 6,6 metros. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 41 misma manera, se reducen las emisiones por la eliminación de procesos intermedios de obtención del material como puede ser el del cemento artificial Portland.  Tierra cruda: Se propone como solución para su implementación en la impresión de viviendas sencillas en lugares menos desarrollados y zonas devastadas por desastres naturales. Este material no contiene sustancias tóxicas lo que permite su reciclaje de forma 100% natural, puede ser fácilmente obtenido en el mismo lugar de impresión reduciendo costes de logística y sus propiedades estructurales se pueden mejorar mediante la adicción de elementos naturales propuestos anteriormente (paja, cáñamo, cáscara de arroz, etc.). También se destacan sus propiedades térmicas mediante la capacidad de almacenar el calor para cederlo posteriormente y, propiedades acústicas debido a que no se propagan bien las vibraciones funcionando como barrera. Es importante destacar también su transpirabilidad que permite la regulación natural de la humedad y la característica de ser un material que no se incendia, pudre o es sensible a los insectos. [75] Además, se rige en base la normativa UNE 41410:2008 35 basada en la edificabilidad con tierra cruda. Aunque, la tierra cruda de esta normativa se propone para su utilización como tierra comprimida podemos asegurar que el material sigue las exigencias en cuanto a seguridad estructural y seguridad ante incendio. No obstante, a pesar de que se considera estructuralmente seguro, está solución se implementaría en construcciones de zonas no influenciadas por movimientos sísmicos de alta intensidad. Por último, la sencillez de trabajar con este material permite que la energía utilizada durante el proceso sea baja favoreciendo al medio ambiente. 4.1. Viabilidad económica de las soluciones En este apartado se analiza el coste que supone la implementación de material distinto al hormigón artificial, referente a la primera solución planteada. Para ello consideraremos la utilización del hormigón ecológico mediante la mezcla de hormigón reciclado, latas de aluminio recicladas y polvo sobrante del proceso de fabricación del carbón. Según un estudio realizado de la adicción de cenizas volantes en substitución de cemento [76], el porcentaje efectivo de ceniza volante utilizado debe de ser de un rango inferior al 10 % del peso del cemento, debido a que la resistencia disminuye en el tiempo a medida que el porcentaje de cenizas volantes aumenta. Además, otro estudio asegura que la cantidad idónea de fibras de aluminio a añadir debe de ser del 0,30 % [77]. También debemos considerar el agua utilizada, siendo necesaria una relación agua/cemento de aproximadamente 0,28, valor que consideraremos estándar debido a que puede variar según proceso de impresión. A partir de esta información suponemos que el porcentaje de ceniza volante es del 5 % y 0,30 % de fibra de aluminio de latas. Por otro lado, debemos suponer los precios correspondientes a cada material. Para el hormigón reciclado el precio oscila entre los 40 y 50 euros, por lo que cogeremos un precio promedio de 45 €/m3 [78]. La fibra de aluminio empleada proveniente de las latas cuesta aproximadamente 0,70 €/kg [79]. Según el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) [80] las cenizas volantes tienen un precio de 46,66 € por tonelada que corresponde a 0,047 €/kg . A continuación, calculamos el coste total de fabricar el hormigón ecológico teniendo en cuenta únicamente los materiales usados con 50 kg de hormigón reciclado. 35 Bloques de tierra comprimida para muros y tabiques. Definiciones, especificaciones y métodos de ensayo. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 42 Tabla 1. Calculo estimado del coste del hormigón ecológico Material Cantidad utilizada Precio Coste [€] Cenizas volantes 2,50 kg (5 %) 0,047 €/kg 0,12 Aluminio reciclado de latas 0,16 kg (0,30 %) 0,700 €/kg 0,11 Hormigón reciclado 50 kg = 0,05 m3 45 €/m3 2,25 TOTAL 2,48 Este es el precio que nos costaría el hormigón ecológico teniendo en cuenta sus elementos para 50 kg de hormigón reciclado. Este coste sirve para compararlo con el precio del hormigón artificial usado en la mayoría de impresiones 3D. Según [81], el precio del metro cúbico de hormigón mezclado a mano asciende a 250 euros. De esta manera, para 0,05 m3 el coste será de 12,50 euros lo que nos permite cumplir el requisito económico propuesto en el estudio. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 43 5. Estudio de la viabilidad económica El estudio consta del análisis del presupuesto relacionado con el coste general de la realización del propio estudio. 5.1. Presupuesto general del estudio Para la realización del estudio de las aplicaciones de la impresión 3D en el ámbito de la construcción ha requerido el consumo y/o utilización de diferentes parámetros. En este caso en concreto, se ha considerado como imprescindible para hacer el trabajo el tiempo personal dedicado en la búsqueda de información y redacción, el consumo eléctrico de las tecnologías utilizadas y los softwares necesarios para poder estructurar la información encontrada. Para la determinación del coste que supone el trabajo personal, se ha considerado el total de horas sumado de cada una de las tareas consideradas en el Proyect Charter sumando un total de 300 horas. Además se ha considerado que el salario es el correspondiente al de un ingeniero Junior debido a que nos iniciamos en el mundo laboral ingenieril. Con todas estas consideraciones, el trabajo personal supone un coste de 3.906,00 €. En segundo lugar, se ha calculado el coste del consumo eléctrico. Para poder determinar este valor se ha tenido en cuenta el modelo de ordenador utilizado en este estudio, el cual es un Macbook Pro Touch Bar del año 2017. Con las especificaciones técnicas del consumo del ordenador, se ha multiplicado por el total de horas trabajadas obteniendo un valor de consumo de energía. Para extraer el coste de este consumo eléctrico se ha considerado la tarifa fija One Luz de la compañía eléctrica Endesa. El coste total eléctrico ha resultado ser de 2,49 €. Por último, se determinan los costes de los softwares utilizados. Para este estudio se han utilizado los programas de Microsoft Office 365 Word y Excel. El precio anual correspondiente al pack donde se incluyen estos softwares es de 69,00 € anuales. Tabla 2. Presupuesto estudio. Parámetros Coste [€] Trabajo personal 3.906,00 Consumo eléctrico 2,49 Softwares 69,00 TOTAL 3.977,49 ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 44 6. Análisis y valoración de las implicaciones ambientales y sociales 6.1. Implicaciones ambientales Actualmente, la situación medioambiental es un tema muy presente en todos los procesos constructivos. Las actividades están controladas por estrictas normativas para reducir la huella ecológica 36 . Aunque la impresión 3D sea una tecnología aún en fase de desarrollo en el ámbito de la construcción, hay múltiples ventajas ambientales que le aportan un valor diferencial respecto los procesos tradicionales. El impacto ambiental producido por esta tecnología se basa principalmente en tres grandes pilares, los cuales son los materiales, la logística y la emisión de CO2. En primer lugar, tenemos en cuenta los materiales. La construcción aditiva se centra en la aportación de material, toda la estructura se desarrolla mediante la utilización del material necesario en cada caso. La reducción de material en la construcción conlleva la disminución de desperdicio de material. Los escombros provocados por este desperdicio de material pueden afectar el entorno si no se reciclan de forma correcta. Además, se minimiza la sustracción de materia prima para la producción de los materiales usados en las construcciones tradicionales lo que reduce aún más el impacto. Por último, se destacan los materiales usados en el proceso por su gran capacidad de ser reutilizados, como por ejemplo el polvo usado en el proceso binder jetting.[82] Por otro lado, encontramos la reducción en la logística durante el propio proceso de construcción. La impresión 3D puede producirse de dos formas diferentes basada en la localización de la maquinaria, dependiendo si se produce in situ o en una fábrica apartada del lugar de construcción. Tanto el uso de una forma como la otra, se reduce el transporte de materiales y maquinaria, así como su almacenamiento. Además se eliminan en gran parte la maquinaria pesada como son las excavadoras, debido a que se reducen los procesos de sustracción de material como la tierra. Finalmente, tenemos la emisión de CO2 a la atmosfera. Este está estrechamente relacionado con los dos anteriores pilares. La reducción de procesos intermedios en la fabricación hace que se disminuya la emisión de residuos al entorno, los cuales son generados por los vehículos de transporte de materiales y maquinaria y, las tecnologías usadas para la sustracción de materiales y construcción de las estructuras. Además, la construcción se convierte en local, lo que permite eliminar la producción de materiales y componentes en otros países contribuyendo también de forma importante en la reducción de las emisiones. [83] Todos los puntos mencionados anteriormente se unifican en el objetivo 13 de objetivos de desarrollo sostenible propuesto por las Naciones Unidas, el cual se basa en adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos. Figura 57. Objetivos de desarrollo sostenible (izq.) y objetivo presente en la impresión 3D (der.) (Fuente:[84]) 36 Concepto de impacto medioambiental generado por la actividad humana sobre el entorno. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 45 6.2. Implicaciones sociales Las implicaciones sociales se basan principalmente en la rapidez de construcción y la reducción de costes. Como hemos mencionado en el apartado 3.7.1 Ventajas, uno de los objetivos en que se centra la impresión 3D es la construcción de estructuras en tiempos muy reducidos respecto a sistemas de construcción tradicionales, con la finalidad principal de crear sitios habitables en poco tiempo. De esta forma, la sociedad se postula cada vez más a favor de la impresión 3D y, por lo que se refiere al ámbito constructivo, se ve este proceso con gran potencial para poder repoblar zonas arrasadas por catástrofes o lugares donde abunda la pobreza. Por ello, la impresión 3D es un gran método para poder construir pequeñas viviendas en zonas desfavorecidas en un tiempo corto y bajo coste. Por último, es interesante destacar la reducción de operarios en la zona de construcción, lo que permite trabajar en zonas con cierto peligro sin necesidad de poner en riesgo el trabajador. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 46 7. Conclusiones En este Trabajo Final de Grado se realiza un estudio profundo de la impresión 3D ofreciendo una visión general de su desarrollo e implicaciones, con el objetivo principal de estudiar sus aplicaciones en el ámbito de la construcción, además de extraer posibles propuestas de mejoras. De esta manera, se finaliza el estudio mediante la exposición de conclusiones extraídas durante su realización. Uno de los grandes propósitos del sector de la construcción es la automatización y optimización de procesos con la incorporación de tecnologías basadas en la impresión 3D, las cuales trabajen junto a otras aplicaciones tecnológicas como el Modelado de Información de Construcción (BIM). De esta manera, se ha podido extraer del estudio que la optimización viene dada por la rapidez de ejecución, simplicidad en los procesos y reducción de mano de obra, lo que conlleva una reducción de la implicación humana y la consiguiente automatización del proceso constructivo. Aun así, se ha podido observar que las soluciones tecnológicas para la impresión en 3D en la construcción se encuentran en una fase de desarrollo inicial. Esto se ve reflejado en la calidad de las estructuras, la cual no es del todo óptima y queda alejada de las construcciones realizadas mediante los métodos tradicionales en cuanto a calidad superficial y de acondicionamiento. Además, en el estudio de la aplicación basada en la construcción de viviendas nos permite relacionar la calidad con las limitaciones tecnológicas y el material. Algunas de las maquinarias expuestas durante el trabajo se ven limitadas tecnológicamente impidiendo conseguir grandes estructuras, entre las que destacan las tecnologías basadas en pórtico-grúa. Por ello, pienso que los brazos robóticos y robots pequeños (soluciones de enjambre) son las soluciones tecnológicas más viables, y que podrían ser el futuro para la impresión de infraestructuras en el espacio. En cuanto al material, se ha expuesto que las aplicaciones de la impresión 3D se basan principalmente en la utilización de hormigón como material de impresión, lo que conlleva un gran estudio de sus propiedades y pruebas para evitar complicaciones en el proceso de impresión. De la misma manera, la utilización del hormigón como único elemento impreso en la estructura produce resultados poco satisfactorios en cuanto a propiedades mecánicas, debido a que trabaja únicamente a compresión. La implementación de un único material hace retroceder la progresión realizada en la construcción. Por otro lado, las soluciones que se han propuesto en el trabajo se relacionan directamente con la implementación de material más sostenible en sustitución al hormigón como elemento principal en algunos casos. Las soluciones se han propuesto en base a la idea de la impresión 3D de generar estructuras medioambientalmente sostenibles mediante un proceso de construcción automatizado y rápido. Asimismo, mediante la búsqueda de posibles soluciones para implementarlas en las tecnologías he podido extraer que el principal problema es la construcción de elementos monolíticos grandes, siendo su principal solución la implementación de plataformas en estructuras verticales (como las grúas de construcción) que permitan mover a los brazos mecánicos para aportar altura a estas construcciones. No obstante, no se ha planteado esta solución debido a que la implementación de esta estructura encarecería el proceso, dificultaría el proceso de impresión, disminuiría la rapidez de construcción y la estructura se vería limitada en cuanto a superficie debido a las limitaciones de longitud del brazo mecánico o robot utilizado. Aunque se han conseguido grandes hitos, me gustaría remarcar que actualmente la impresión 3D en la construcción debe basarse en la fabricación de elementos prefabricados o estructuralmente sencillos, debido a que las tecnologías no están tan desarrolladas para la construcción de elementos con características estructurales complejas. Aun así, considero importante seguir desarrollando la impresión 3D en este sector para poder avanzar como sociedad, mediante la combinación de los métodos tradicionales y las tecnologías 3D. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 47 En conclusión, la impresión 3D a gran escala no esta tan desarrollada actualmente como para sustituir sistemáticamente los procesos de construcción tradicionales, pero será esencial en un futuro en términos de sostenibilidad y eficiencia. 7.1. Investigaciones futuras Una vez acabado el estudio de la impresión 3D en el ámbito de la construcción se proponen en este apartado algunas líneas de investigación futuras con la finalidad de seguir desarrollando dicho estudio. Uno de los temas más interesantes para seguir estudiando son los materiales usados en las impresoras 3D. En este estudio se ha podido observar como el material más común es el hormigón, por lo que sería interesante indagar en el uso de la impresión con materiales heterogéneos entre sí, con la finalidad de obtener distintas propiedades en una misma estructura y evitar problemas en dicha construcción, además de generar un impacto positivo en el medio ambiente. De la misma manera, otro ámbito a desarrollar sería la impresión en 4D que se centra en la evolución de la impresión 3D mediante la implementación de materiales inteligentes, los cuales se caracterizan por tener un patrón preprogramado adaptándose al entorno que lo envuelve sin necesidad de la intervención humana. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 48 8. Referencias 8.1. Referencias bibliográficas [1] «Impresión 3D: qué es, métodos, aplicaciones, materiales e impresoras 3D». https://www.adslzone.net/reportajes/tecnologia/impresion-3d/ (accedido oct. 26, 2021). [2] N. Labonnote, A. Rønnquist, B. Manum, y P. Rüther, «Additive construction: State-of-theart, challenges and opportunities», Autom. Constr., vol. 72, pp. 347-366, 2016, doi: 10.1016/j.autcon.2016.08.026. [3] «Historia de la impresión 3D: cómo empezó todo | Stratasys». https://www.stratasys.com/es/explore/article/3d-printing-history (accedido oct. 26, 2021). [4] J. Gardiner, «Exploring the emerging design territory of construction 3D printing - project led architectural research», Ecuador, pp. 360, 361, 2011, [En línea]. Disponible en: https://researchbank.rmit.edu.au/eserv/rmit:160277/Gardiner.pdf. [5] «Construction 3D Printing Explained : Pre-History -». https://3dphc.ca/2021/04/03/construction-3d-printing-explained-pre-history/ (accedido oct. 26, 2021). [7] «Impresión 3D de construcción – HiSoUR Arte Cultura Historia». https://www.hisour.com/es/construction-3d-printing-40678/ (accedido oct. 26, 2021). [10] N. Shahrubudin, T. C. Lee, y R. Ramlan, «An overview on 3D printing technology: Technological, materials, and applications», Procedia Manuf., vol. 35, pp. 1286-1296, 2019, doi: 10.1016/j.promfg.2019.06.089. [11] C. Buchanan y L. Gardner, «Metal 3D printing in construction: A review of methods, research, applications, opportunities and challenges», Eng. Struct., vol. 180, n.o March 2018, pp. 332-348, 2019, doi: 10.1016/j.engstruct.2018.11.045. [12] «Powder Bed Fusion: tecnología de fabricación aditiva | Mizar Additive Manufacturing». https://mizaradditive.com/fabricacion-aditiva-powder-bed-fusion/ (accedido nov. 16, 2021). [16] «What is extrusion in 3D printing? - Make Parts Fast». https://www.makepartsfast.com/what-is-extrusion/ (accedido nov. 17, 2021). [17] B. Nematollahi, M. Xia, y J. Sanjayan, «Current progress of 3D concrete printing technologies», ISARC 2017 - Proc. 34th Int. Symp. Autom. Robot. Constr., n.o May 2020, pp. 260-267, 2017, doi: 10.22260/isarc2017/0035. [19] P. Bedarf, A. Dutto, M. Zanini, y B. Dillenburger, «Foam 3D printing for construction: A review of applications, materials, and processes», Autom. Constr., vol. 130, n.o July, p. 103861, 2021, doi: 10.1016/j.autcon.2021.103861. [22] R. T. Remón y P. S. Ros, «Diseño de hormigón para impresión en 3D», 2016. [24] M. R. Khorramshahi y A. Mokhtari, «Automatic construction by contour crafting technology», Emerg. Sci. J., vol. 1, n.o 1, pp. 28-33, 2017, doi: 10.28991/esj-2017-01113. ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 49 [27] S. Weir, D. Reinhardt, y S. Fernando, Simulating Self Supporting Structures eCAADe 2017 Sh o CK ! . [30] A. Tibaut, D. Rebolj, y M. Nekrep Perc, «Interoperability requirements for automated manufacturing systems in construction», J. Intell. Manuf., vol. 27, n.o 1, pp. 251-262, 2016, doi: 10.1007/s10845-013-0862-7. [32] S. Orihuela Pacheco, «La impresión 3d de edificaciones», pp. 2-6, 2017. [34] R. L. Williams, M. Xin, y P. Bosscher, «Contour-crafting-cartesian-cable robot system concepts: Workspace and stiffness comparisons», Proc. ASME Des. Eng. Tech. Conf., vol. 2, n.o PARTS A AND B, pp. 31-38, 2008, doi: 10.1115/DETC2008-49478. [35] «What is a Delta 3D Printer? - Simply Explained | All3DP». https://all3dp.com/2/what-isa-delta-3d-printer-simply-explained/ (accedido nov. 30, 2021). [37] «Minibuilders - Institute for Advanced Architecture of Cataloni». https://iaac.net/project/minibuilders/ (accedido dic. 01, 2021). [38] H. Al Jassmi, F. Al Najjar, y A. H. I. Mourad, «Large-Scale 3D Printing: The Way Forward», IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 324, n.o 1, 2018, doi: 10.1088/1757899X/324/1/012088. [40] «Tipos de hormigones especiales para la edificación Ingenieros Asesores - Ingenieros Asesores». https://ingenierosasesores.com/actualidad/hormigones-especialesaplicaciones-particulares-ii/ (accedido dic. 22, 2021). [41] H. Losso, «Dosificación De Mortero Cementicio Para Impresión 3D», 2017. [42] A. Kazemian, X. Yuan, E. Cochran, y B. Khoshnevis, «Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture», Constr. Build. Mater., vol. 145, pp. 639-647, 2017, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.04.015. [44] «Colocación del concreto bajo clima caluroso». http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/11059/capitulo6.pdf (accedido ene. 04, 2022). [45] D. Delgado Camacho et al., «Applications of additive manufacturing in the construction industry – A forward-looking review», Autom. Constr., vol. 89, n.o December 2017, pp. 110-119, 2018, doi: 10.1016/j.autcon.2017.12.031. [47] «Vigas revolucionarias impresas en 3D | Noticias de la Ciencia y la Tecnología (Amazings® / NCYT®)». https://noticiasdelaciencia.com/art/41181/vigasrevolucionarias-impresas-en-3d (accedido nov. 26, 2021). [49] «Nudo - Construmatica». https://www.construmatica.com/construpedia/Nudo (accedido nov. 22, 2021). [51] S. Galjaard, S. Hofman, y S. Ren, «Optimizing Structural Building Elements in Metal by using Additive Manufacturing», n.o August, 2015. [52] «Arup pioneers 3D printed steel nodes - Construction Manager». https://constructionmanagermagazine.com/arup-pioneers-3d-printed-steel-nodes/ (accedido nov. 22, 2021). ESTUDIO DE LAS APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL ÁMBITO DE LA CONSTRUCCIÓN 50 [53] A. Kazemian, «CONTOUR CRAFTING : A REVOLUTIONARY», n.o August 2020, pp. 3-6, 2021. [57] I. Hager, A. Golonka, y R. Putanowicz, «3D Printing of Buildings and Building Components as the Future of Sustainable Construction?», Procedia Eng., vol. 151, pp. 292-299, 2016, doi: 10.1016/j.proeng.2016.07.357. [60] «Castilla-La Mancha Park 3D-Printed Bridge – Alcobendas, Spain - Atlas Obscura». https://www.atlasobscura.com/places/3d-printed-bridge (accedido dic. 05, 2021). [62] «About Winsun-Yingchuang Building Technique （Shanghai）Co.Ltd. (WinSun)». http://www.winsun3d.com/En/About/ (accedido dic. 06, 2021). [63] «Una empresa china imprime en 3D un edificio de cinco plantas | Impresoras 3D - Impresion 3D | Imprimalia 3D». http://imprimalia3d.com/noticias/2015/01/20/004146/una-empresa-china-imprime-3dedificio-cinco-plantas (accedido dic. 06, 2021). [67] «Apis Cor 3D Prints a House in 24 Hours and Creates a Technological Showcase - 3DPrint.com | The Voice of 3D Printing / Additive Manufacturing». https://3dprint.com/166389/apis-cor-3d-printed-house-russia/ (accedido dic. 07, 2021). [68] «World’s Largest 3D Printed Building | Apis Cor». https://www.apis-cor.com/dubaiproject (accedido dic. 07, 2021). [70] «El primer edificio residencial impreso en 3D en Alemania - 3Dnatives». https://www.3dnatives.com/es/edificio-residencial-alemania-021020202/#! (accedido dic. 07, 2021). [72] «¿Es posible construir una casa con una impresora 3D? — Housage». https://housage.es/articulos/actualidad-inmobiliaria/construir-casa-impresora3d/#Desventajas-de-las-casas-hechas-con-impresoras-3D (accedido dic. 13, 2021). [73] B. En, «Morteros Beissier Basados en Cemento Natural». [74] «Hormigón Ecológico según Chryso - www.concretonline.com». https://www.concretonline.com/hormigon/hormigon-ecologico-segun-chryso (accedido dic. 29, 2021). [75] «Construir con tierra | Terra.org - Ecología práctica». https://www.terra.org/categorias/articulos/construir-con-tierra (accedido dic. 29, 2021). [76] «(No Title)», 2017, doi: 10.18271/ria.2018.366. [77] A. Bonilla, E. Lascano, y L. Serrato, «Comportamiento Mecánico Del Hormigón Reforzado Con Fibras De Aluminio Reciclado», pp. 1-15, 2017. [78] «Hormigón y Precios por m3: Ventajas y Usos - Galistar». https://www.galistar.es/preciom3-hormigon/ (accedido dic. 30, 2021). [79] «Precio Chatarra de Aluminio». https://www.elplural.com/leequid/precio-chatarra-dealuminio_122354102 (accedido dic. 30, 2021). [80] «Aspectos económicos | CEDEX». http://www.cedexmateriales.es/catalogo-de-