las aplicaciones de las impresoras 3D en el campo profesional de la arquitectura se realiza una colaboración en la elaboración de una patente de investigación junto con el equipo de investigación del profesor titular del departamento de construcción y tecnologías arquitectónicas de la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid, Benito Lauret Aguirregabiria.
Dicha patente, perteneciente al campo técnico de la edificación, consiste en un panel modular opaco reforzado de forma libre (doble curvatura) sin molde para envolventes arquitectónicas interiores, exteriores (fachadas y cubiertas), mobiliario interior y urbano de obras nuevas y rehabilitaciones.
Los proyectos de arquitectura muestras una tendencia hacia formas libres de fachada lo cual con las técnicas empleadas hasta ahora puede resultar costoso y de gran impacto ambiental por los residuos que se generan en los procesos que conllevan.
Una primera solución para poder dar respuesta a esta demanda fue el fraccionamiento de la fachada en paneles que permitiesen una repetición de elementos y abaratasen la técnica.
“Rapid technologies might be a solution to realize free-form designs” Ulrich, K.; Holger, S. y B. Marcel, (2010) RAPIDS Layered Fabrication Technologies for Façades and Building Construction. Rotterdam, 010 Publishers.
El estudio de arquitectos de Zaha Hadid ha sido uno de los pioneros en introducir globalmente en sus proyectos las formas libres y orgánicas. Como ejemplo de ello se puede estudiar el proyecto Hungerburg funicular en Innsbruck (Austria) presentado por Hauschild, M. Las estaciones de este proyecto abogan por la idea del diseño a través de modelos tridimensionales que en dibujos 2D serían prácticamente ininteligibles. Las distintas estaciones pretendían adaptarse a su entorno a través de cubiertas de estructura de concha configuradas por paneles de vidrio termoformado pintados interiormente de blanco [42]. El vidrio era el único material que cubría todas las necesidades requeridas en cuanto a prevención de incendios, resistencia térmica y calidad de superficies. Cada panel constituía una superficie de doble curvatura, única e individual que se formaba por una gran cantidad de tubos de acero doblados. Dos piezas de vidrio eran necesarias, la primera era calentada y doblada sobre los tubos de acero y luego servía como subestructura para el elemento final de fachada en una segunda pieza de vidrio. El primer “molde” de barras de acero se realizaba con la ayuda del modelo 3D y posteriormente cada panel era examinado con un escáner láser que lo comparaba con la geometría original.
Más tarde la diferenciación de cada pieza a través de un etiquetado fue crucial y en este paso los procesos digitales desempeñaron un papel importante.
Hauschild, M., (2011) Digital proceses.
Basel, Birkhäuser. 42. Vista de la cubierta desde el interior Imagen extraída de la página web: http://blogs.taz.de/
“As a result the focus for designers is shifted from generating digital or physical objects to defining and controling digital processes, which can then run in as many different iterations as desired. Hauschild, M., (2011) Digital proceses.
Basel, Birkhäuser.
Panel free form
y sólo sirve para una única pieza, en el momento en que se quieran realizar piezas de varias formas se requerirían distintos moldes lo cual encarecería notablemente el producto y generaría una alta cantidad de residuos.
Gracias a las técnicas que combinan el CAD (Computer Aided Design) y el CAM (Computer Aided Manufacturing) analizados anteriormente estos procesos de generación de formas complejas serían más sencillos. Las nuevas máquinas basadas en los procesos digitales, entre las que se encuentra la impresora 3D, facilitarían la automatización de procesos y el desarrollo de dichas piezas de forma libre pudiendo ser cada una distinta de las otras.
En la actualidad existen algunos documentos de referencia de utilización de este tipo de tecnología, los cuales han sido estudiados pudiendo examinar un resumen de los mismos en el anexo 1.
Sin embargo, la mayor parte de los ejemplos investigados hasta ahora suponen la utilización de molde para la creación de piezas de forma libre lo cual ya se ha adelantado resulta costoso y contaminante.
(2) conformada filamento fundido de un espesor comprendido entre 1 y 3 cm con una o más curvaturas. Esta capa principal (2) podría formarse a partir de una malla de huecos (4) de formas poliédricas o cuerpos redondos, que a su vez podría estar constituida de forma paramétrica, fractal o incluso caótica.
Dicha capa principal (2) podría a su vez ser maciza con ambas caras lisas o con al menos una de ellas de acabado rugoso con al menos una cara que contuviese un acabado liso de entre 1 y 9 mm de espesor. Este último acabado podría disponerse igualmente sobre la capa principal de tipo malla hueca.
Los materiales que podrían conformar esta capa principal son: PLA, ABS, PVA, nylon, TPE, PP, HDPE, laywood, laybrick, material cementicio, cerámico, porcelánico, mortero o yeso, metálico en general y grafeno o por un material polimérico, resinas, ceras, fibra de carbono u otros composites.
Asimismo se contempla la introducción de una capa interior de aislamiento térmico y/o acústico así como la disposición en la pieza de anclajes para su posterior montaje en obra.
43. Perspectiva del panel reforzado para cerramientos opacos en construcciones, para un primer modo de realización preferente de la invención Imagen extraída del documento
descriptivo de patente
La capa de acabado y refuerzo (5) estaría formada por GRC u otro conglomerante reforzado con fibras de vidrio o carbono.
Tomando como base el proceso de elaboración de la pieza se aprecia la mejora en la técnica de desarrollo de envolventes con formas libres. En primer lugar se consigue una notable mejora en cuanto al ahorro de material, reducción tiempo de ejecución y de mano de obra. El principal motivo de esta mejora es la eliminación de moldes que generan a su vez una gran cantidad de residuos cuando sólo sirven para una única pieza. El ahorro energético con esta invención también sería considerable, así como la baja huella de carbono gracias a la generación de menos residuos en los procesos de fabricación.
La pieza de una o más curvaturas podría ser igualmente de gran tamaño, eliminando así las juntas en la envolvente dotando a la misma de una mayor continuidad en toda su extensión.
A continuación se describirá un ejemplo de desarrollo práctico de una pieza de doble curvatura así como la ejecución de algunas probetas tipo para poder proceder a posteriori al ensayo a flexión de las mismas.