Industria    Construcción

Impresión 3D para que el hormigón sea dúctil (y ecológico)

Reforzado con estructuras tridimensionales de polímeros, este nuevo material, diseñado en la Universidad de Berkeley, es mucho más dúctil, resistente a las grietas y sostenible

4 minutos

Para conseguir que un edificio soporte el paso del tiempo lo más importante es que los materiales sufran ante las tensiones estructurales. Desde hace cientos de años los constructores han empleado fibras para reforzar el mortero con el que trabajar (por ejemplo, la paja que se añadía al adobe para hacer los ladrillos).

En los años 60 del siglo pasado los ingenieros optaron por añadir fibras poliméricas al hormigón para conseguir más resistencia de la estructura, pero la solución no era perfecta porque la fibra no se distribuía de forma homogénea lo que facilitaba la aparición de grietas.

La investigación ha conseguido dar con una solución a este problema. Ingenieros de la Universidad de Berkeley han encontrado en la impresión 3D la solución a este problema.

Este equipo ha convertido el hormigón en un material dúctil. La base teórica es la misma: reforzar el mortero con fibras de polímeros, pero su solución permite distribuir la fibra de una manera equilibrada.

¿Dónde está su secreto? El equipo de Berkeley utiliza una impresora 3D para construir celosías tridimensionales de octetos de polímero que rellena después de hormigón de ultra alto rendimiento (UHPC), cuatro veces más fuerte que el hormigón convencional. De esta manera consiguen evitar que aparezcan las grietas que puede provocar la tensión en el hormigón.

"Las grietas son muy inteligentes", explica Claudia Ostertag, coautora del estudio publicado en la revista Materials and Design. "Elegirán el camino de menor resistencia. Sin embargo, en este caso las grietas ya no son capaces de evitar el refuerzo debido a su disposición tridimensional uniforme."

En el estudio se han empleado dos polímeros diferentes: el ácido poliláctico (PLA), que es fácil de imprimir en 3D pero más frágil que otros polímeros, y el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), que es más resistente que el PLA y se utiliza por ejemplo en cascos de motocicleta, canoas o parachoques de automóviles. Las pruebas no han mostrado una diferencia significativa entre el comportamiento de ambos materiales que son capaces de absorber una gran cantidad de energía.

La celda polimérica es muy ligera y su estructura tridimensional consigue convertir un material frágil como es el hormigón en un producto mucho más dúctil y por tanto resistente a las tensiones estructurales. Además, como se emplea mucho menos cemento, el resultado es un material mucho menos contaminante.

Para producir un diseño 3D que pudiera soportar cargas pesadas desde todas las direcciones (lo que los ingenieros denominan isotrópicos) los investigadores de Berkeley utilizaron la armadura de octeto para la estructura de celosía. Popularizada por el arquitecto Buckminster Fuller en la década de 1950, la cercha de octeto es conocida por su capacidad para ser fuerte e increíblemente ligera.