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Casas de impresión 3D: El futuro de la construcción de viviendas

Si bien construir una casa con impresión 3D suena como una idea futurista, ese futuro ya está aquí. Varias empresas e investigadores están probando la tecnología y construyendo casas impresas en 3D, normalmente con paredes de concreto creadas con una impresora 3D.

La tecnología para la impresión 3D, también conocida como “fabricación aditiva”, existe desde la década de 1980. A medida que la tecnología mejoró durante las décadas de 1990, 2000 y 2010, la impresión 3D comenzó a usarse para artículos más grandes y sofisticados. Si bien el uso de la impresión 3D no está muy extendido en la industria de la vivienda, se han construido varias casas con esta tecnología en los Estados Unidos y en todo el mundo.

“Construir una casa con impresión 3D requiere menos madera, menos mano de obra y menos tiempo”, dice Kirk Andersen, director de operaciones de SQ4D Inc., una empresa de tecnología de la construcción en Long Island, Nueva York. “El proceso ahorra alrededor del 20 por ciento del costo de construir una casa ahora, pero dentro de cinco a 10 años creemos que puede ahorrar entre un 40 por ciento y un 50 por ciento de los costos de construcción”.

Ahorro de tiempo y dinero con la impresión 3D

Muchas personas en la industria de la vivienda esperan que la impresión 3D ofrezca una solución a la crisis de viviendas asequibles en los Estados Unidos y la grave escasez de viviendas. Por ejemplo, Virginia Housing, una organización estatal que apoya iniciativas de vivienda asequible, otorgó una subvención de demostración de innovación de $500,000 al Centro de Investigación de Vivienda de Virginia en Virginia Tech (VCHR) para una impresora de construcción modular 3D para imprimir las paredes de concreto para la primera casa 3D en el estado.

“Nuestra misión es reducir los costos de construcción en todos los ámbitos y desarrollar viviendas asequibles en condados rurales y áreas urbanas”, dice Zachary Mannheimer, fundador y director ejecutivo de Alquist, una empresa de construcción de impresión 3D con sede en Iowa y socio en el proyecto de Virginia.

La casa de demostración de VCHR está diseñada para ser asequible, duradera y estéticamente agradable, dice Andrew McCoy, director de VCHR. Se espera que la casa de 1,550 pies cuadrados en Richmond esté completa a principios de octubre de 2021 y se pondrá a la venta por aproximadamente $210,000. La casa de tres dormitorios y dos baños incluye una sala de lavandería y un porche delantero con un columpio.

VCHR estima que el costo de construir con una impresora 3D es al menos $10 por pie cuadrado más bajo que construir con madera. Dado que los costos de la madera aumentaron considerablemente durante el año pasado, junto con otros materiales de construcción, la brecha en los gastos puede ampliarse.

“Podemos imprimir en el sitio, lo que ahorra costos de transporte y tiempo”, dice Mannheimer.

La casa de VCHR incluirá paredes exteriores de concreto diseñadas en dos secciones con un espacio en el medio para aislamiento de espuma. Se prevé que la casa sea aproximadamente un 50 por ciento más eficiente energéticamente que los requisitos del código para viviendas recién construidas. Las paredes interiores estarán hechas de paneles de yeso, aunque es posible construir toda la casa con concreto impreso en 3D.

“Un gran componente de la impresión 3D es la flexibilidad”, dice McCoy. “Puede imprimir los cimientos, el contrapiso, las vigas, las vigas del techo y las paredes en unas pocas semanas”.

La reducción en el tiempo y los costos de mano de obra hacen que la impresión 3D sea ideal para abordar la crisis de inventario y los problemas de asequibilidad, dice Chris Thompson, director de vivienda estratégica de Virginia Housing.

Los costos de energía más bajos son otro beneficio de los hogares impresos en 3D. Las casas de concreto retienen las temperaturas mejor que otros materiales, lo que ahorra costos de calefacción y refrigeración. La reducción de los costos de energía se suma a la asequibilidad de operar la casa para los futuros propietarios.

Además, dice Andersen, las estructuras de concreto son extremadamente duraderas y resistentes. “Debido a que nuestra máquina se puede usar en el sitio en lugar de en una fábrica, esta puede ser una solución para el alivio de desastres después de que una tormenta o un incendio destruyan hogares”, dice Andersen. “Podemos aparecer, construir casas rápidamente y luego seguir adelante”.

Los exteriores de concreto impreso ofrecen beneficios libres de mantenimiento que son similares a los del ladrillo, dice McCoy. “En la casa de Richmond, donde la humedad es alta, cubrimos el exterior para atrapar la humedad y agregamos voladizos para evitar que el agua golpee el concreto”, señala.

¿Cómo funciona la impresión 3D?

Las impresoras 3D a gran escala se pueden usar en el sitio para imprimir paredes o se pueden usar en una fábrica para crear paredes prefabricadas que luego se entregan a un sitio de construcción. Dado que la máquina de SQ4D se usa en el sitio, el único transporte necesario es llevar la impresora 3D al sitio en lugar de transportar paredes de concreto pesado, dice Andersen.

“La máquina que tenemos ahora solo imprime paredes de un piso, pero en el futuro tendremos una máquina que puede imprimir una casa de tres pisos”, dice Mannheimer.

Las paredes de la casa de Richmond son huecas para permitir el aislamiento, pero en lugares con fuertes vientos y huracanes, se pueden agregar columnas y vigas para mayor resistencia. “Podemos imprimir una columna, si es necesario, para encajar entre las paredes interior y exterior para la estabilidad durante los terremotos”, dice McCoy.

Y como señala Andersen, el concreto es resistente, abundante y asequible.

“Inventamos y desarrollamos la tecnología para extruir concreto para las paredes interiores y exteriores y la base y los cimientos de una casa en el lugar”, dice. “En este momento, estamos usando concreto, pero es posible usar otros materiales como plásticos o arcilla”.

SQ4D construyó una casa de demostración 3D en Riverhead, Nueva York, con aproximadamente el 40 por ciento proveniente de la impresora 3D, y el resto se construyó e instaló tradicionalmente, como molduras, acabados, plomería y sistemas eléctricos.

Capa por capa, la impresora 3D crea paredes de ocho pulgadas de espesor con cinco pulgadas entre ellas para el aislamiento. La máquina de Andersen puede crear paredes de hasta 10 a 12 pies de altura. La casa de demostración en Riverhead requirió 48 horas de tiempo de impresión repartidas en ocho días.

“El estilo de la casa que construimos era bastante simple, pero definitivamente podemos hacer más casas únicas con el tiempo”, dice Andersen. “La impresora puede hacer cualquier forma, incluidos círculos, triángulos, cuadrados y rectángulos”.

Futuro de la impresión 3D para el hogar

La capacidad de construir casas en 3D depende en parte de que las jurisdicciones adapten su código para permitir este tipo de construcción.

“Propusimos el proyecto de Virginia al comienzo de la pandemia y recibimos comentarios de las oficinas de zonificación y planificación sobre el diseño”, dice McCoy. “No queríamos ir demasiado lejos, así que optamos por usar paneles de yeso para las paredes interiores. Pero ahora creo que podríamos hacer toda la casa con concreto duradero impreso en 3D”.

En lugar de eliminar la necesidad de mano de obra en las obras de construcción, la impresión 3D cambia las habilidades necesarias, dice McCoy. Está convencido de que dentro de cinco años se imprimirán algunos elementos de las casas en las tiendas de mejoras para el hogar, lo que debería alentar a más personas a capacitarse para usar el equipo.

“La industria de la construcción está lista para la disrupción”, dice Mannheimer. “Necesitamos trabajar con los constructores y con las agencias de desarrollo de la fuerza laboral para brindar la capacitación necesaria para construir con impresoras 3D”.

Andersen es optimista sobre el futuro de la impresión 3D.

“Creo que en los próximos 10 años comenzaremos a ver casas impresas en 3D en todas partes”, dice. “En 20 a 25 años, veremos robots haciendo mucho más de lo que hacen ahora. En el futuro, veremos una combinación de fabricación aditiva y prefabricada para viviendas, que es realmente lo mejor de ambos mundos”.

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