Investigadores de Universidad de Nuevo México creó un hito en la construcción: un hormigón plegable diseñado para imprimir 3D.
La innovación, resultado de Departamento de Ingeniería Civil, de Construcción y Ambiental Gerald May, promete revolucionar estructuras como edificios y puentes, haciéndolos más resistentes y menos dependientes del mantenimiento.
El material patentado es una alternativa avanzada a los métodos convencionales, que a menudo requieren refuerzos de acero y altos costos operativos. Abre las puertas a un futuro donde la construcción sea más segura, más eficiente y automatizada.
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Repensar la construcción tradicional
La construcción tradicional se basa en maquinaria pesada y un gran esfuerzo humano para dar forma y colocar materiales como el acero o la madera.
Aunque el hormigón es extremadamente resistente a la compresión, es conocido por su fragilidad bajo tensión, lo que provoca frecuentes grietas.
"Si intentas separar un trozo de hormigón, se rompe fácilmente. Esto se debe a que el material no tiene propiedades de tracción.“, explicó Maryam Hojati, profesora asistente de la UNM y líder de la investigación.
Los terremotos, los fuertes vientos y otras fuerzas naturales empeoran el problema, exponiendo la vulnerabilidad de las estructuras hechas de hormigón convencional. Hojati añade: “El concreto funciona bien para la compresión, pero es un material débil para manejar la tensión.".
Aunque se están logrando muchos avances a nivel mundial, las técnicas de impresión 3D existentes todavía dependen de refuerzos tradicionales como las barras de refuerzo, lo que limita todo el potencial de automatización.
La ciencia de doblar hormigón
El doctorado Muhammad Saeed Zafar, uno de los investigadores del proyecto, desarrolló una mezcla revolucionaria compuesta de fibras poliméricas que aumentan la flexibilidad y la resistencia a la tracción. “Si lo comparamos con los metales o los plásticos, la impresión 3D sobre hormigón aún está en desarrollo. Nuestro objetivo era superar las limitaciones del refuerzo.“, afirmó Zafar.
La composición incluye materiales como alcohol polivinílico, humo de sílice, cenizas volantes y fibras de polietileno de peso molecular ultraalto. Estos componentes aseguran que el hormigón sea fuerte y flexible.
"Este material mantiene unido el hormigón incluso cuando se somete a cargas de tensión o flexión.“, explicó Hojati.
La nueva mezcla mostró una deformación hasta un 11,9% mayor que la del hormigón convencional, lo que la hace ideal para la impresión 3D, ya que mantiene la viscosidad y evita la obstrucción de las boquillas de la impresora.
El desarrollo requirió pruebas rigurosas. Se imprimieron pequeñas estructuras, como prismas y objetos con forma de huesos de perro, y se evaluó su resistencia.
El objetivo principal era crear un material que no sólo fuera imprimible sino también estructuralmente viable para su uso a gran escala.
Un futuro más allá de la Tierra
Las aplicaciones de este hormigón van más allá del entorno terrestre. La NASA, por ejemplo, está evaluando tecnologías de impresión 3D para construir hábitats en otros planetas.
Transportar grandes cantidades de materiales al espacio no es práctico, lo que convierte la innovación de la UNM en una solución potencial para la exploración espacial.
En tierra, el hormigón plegable tiene el potencial de transformar la industria de la construcción. Además de una mayor resistencia a los desastres naturales, reduce costos y riesgos al promover una mayor automatización.
"Esta investigación es un hito. Combina viabilidad estructural con tecnología de impresión 3D para ofrecer una solución altamente innovadora.“, concluyó Hojati.