La industria de la construcción representa, aproximadamente, un 6,4% de la economía nacional, lo que habla de su importancia. Es un porcentaje muy similar en casi todos los países, considerando que la necesidad por vivienda e infraestructura impulsan una actividad que -anualmente- genera ingresos por cerca de US$10 billones.

Sin embargo, pese a su tamaño e importancia, es una de las industrias que presenta las menores tasas de productividad.

En el caso de Chile, la productividad ha exhibido una tasa de crecimiento anual nula en los últimos veinte años, en comparación con una tasa cercana al 2% anual para el resto de la economía, lo que significa que -hoy día- la construcción sea aproximadamente un 40% menos productiva que el promedio del resto de las industrias.

Tal situación genera la necesidad urgente de innovar para disminuir la brecha de productividad y las pérdidas económicas asociadas a ésta. Así, las tecnologías de fabricación digital asoman como un aporte para la modernización de las obras de construcción, aportando a la reducción de costos de mano de obra, el aumento de la productividad y la proliferación de procesos constructivos sostenibles.

Entre ellas, la impresión 3D ha cobrado relevancia por su gran potencial de impacto en toda la cadena de valor.

Fue en el año 2004 cuando el profesor Behrokh Koshnevis de la Universidad de South California experimentó, por primera vez, con la impresión 3D de un muro de hormigón. Desde entonces, se han sucedido varios avances tecnológicos y empresas dispuestas a experimentar con esta tecnología, logrando en la actualidad concretar proyectos antes impensados.

Las empresas que se han atrevido a incursionar en esta tecnología corresponden -mayoritariamente- a startups que ya sea por sí solas o patrocinadas por grandes corporaciones, desarrollan técnicas y equipos que han corrido los límites de lo que hasta hace algunos años era posible en construcción.

Casos de éxito

Un ejemplo de ello es la startup Icon que, asociada con la ONG New Story, presentó en marzo del año 2018 la primera casa construida con hormigón impreso en 3D y con aprobación municipal en Estados Unidos.

En régimen de producción, Icon proyecta imprimir casas de un piso de entre 55 m2 y 75 m2 en menos de 24 horas, a un costo menor a los US$4 mil, posicionándose como una alternativa para aportar a la solución de la crisis de vivienda a nivel mundial.

Asimismo, la gigante de ingeniería mundial Arup acaba de terminar la construcción de la primera casa de hormigón de la Unión Europea completamente impresa en 3D. Con 100 m2, una pieza, living, cocina y baño, esta vivienda diseñada por el estudio italiano CLS Architetti, consta de 35 módulos individuales que, en conjunto, completan la estructura de la casa.

Este proyecto se diferencia de otras casas de hormigón fabricadas con anterioridad mediante impresión 3D en un aspecto particular: se utiliza una impresora móvil, a diferencia de equipos fijos usados típicamente en experiencias similares, lo que permite la construcción de una mayor superficie, que corresponde a prácticamente el doble de la de proyectos anteriores.

Otro ejemplo lo entrega la Universidad de Eindhoven, con extensa investigación en impresión 3D de hormigón, que recientemente revela el “primer proyecto habitacional de hormigón impreso en 3D”, conocido como Project Milestone. El proyecto consta de cinco casas, completamente equipadas y habitables, construidas durante los próximos cinco años, que estarán disponibles para arriendo.

Además de los avances en la impresión 3D de hormigón, también hay avances en el uso de otros materiales, como el acero estructural. La holandesa MX3D acaba de completar la impresión en acero de un puente peatonal de 12,5 m de largo, que será instalado sobre uno de los principales canales de Amsterdam, luego de realizar las pruebas pertinentes para verificar su integridad estructural.

Si bien la mayoría de los ejemplos de impresión 3D en construcción se han visto limitados a una escala menor, hay algunos actores que se han atrevido a ir más allá, como es el caso de la china Winsun.

El año 2016 la empresa completó la construcción de “la oficina del futuro” en Dubai, un complejo de aproximadamente 250 m2, de un piso, que se transformó en la primera oficina impresa en 3D habilitada para uso público, del mundo. Además, Winsun ha incursionado en la impresión de edificios de hasta 5 pisos, para los cuales se ha utilizado una metodología mixta de impresión de muros huecos para la colocación de refuerzo y hormigonado in-situ de los núcleos.

Un ejemplo aún más audaz es el de la empresa de tecnología Cazza Construction Technologies, que afirma tener un preacuerdo para construir el primer rascacielos del mundo impreso en 3D, en Dubai.

Son múltiples los beneficios que ofrece la impresión 3D para la construcción. Entre estos, se puede mencionar la libertad de diseño de formas complejas, ahorro de tiempos de construcción, prescindencia o disminución de la mano de obra en terreno, eliminación de la pérdida de materiales, mejora de las condiciones de seguridad en obra, y disminución del impacto ambiental de la construcción.

Buscando el 25%

Los proyectos mencionados en anteriormente, entre otros ejemplos, han obtenido ahorros de hasta 50% en costos de mano de obra, y hasta 70% en tiempos de construcción. Por otro lado, el uso exacto de la cantidad de material necesario para la construcción, disminuye -e incluso- elimina las pérdidas por este concepto.

Lo anterior, junto al uso de materiales reciclables en las mezclas, contribuye importantemente a la reducción de la huella de carbono del proceso constructivo.

Si los beneficios de la impresión 3D en la construcción son tan evidentes, entonces, ¿por qué no se ha observado su uso a nivel masivo, y en construcciones de mayor escala? Las razones son múltiples. En primer lugar, la escala y extensión de las obras de construcción no han podido ser fácilmente resueltas con los equipos de impresión actualmente existentes.

Por otro lado, la integración de refuerzos -en el caso de elementos de hormigón armado y, especialmente en estructuras ubicadas en zonas sísmicas, como nuestro país- e instalaciones (eléctricas, sanitarias y otras) en las estructuras impresas, es aún un tema que no se ha solucionado.

Además, el costo de los equipos de impresión -limitados, incluso, en su alcance para satisfacer la construcción de proyectos de mayor escala- es aún muy elevado, fluctuando entre US$500 mil y US$2 millones, lo que hace, por ejemplo, que esta técnica constructiva sea aún poco competitiva frente a otras soluciones industrializadas, como los prefabricados de hormigón mediante métodos tradicionales.

Sin embargo, las mayores barreras para la masificación de la impresión 3D en esta industria se relacionan con la resistencia del mercado y, principalmente, la falta de marcos normativos que regulen los requisitos de diseño para este tipo de estructuras.

En este punto es donde iniciativas como la impulsada por Dubai con respecto a lograr que, para el año 2030, el 25% de los proyectos deban ser impresos en 3D, pueden contribuir a levantar estas barreras mediante la coordinación de todos los actores de la cadena de valor hacia un objetivo común.

De todas maneras, estos escollos provocan que la masificación de técnicas de impresión 3D en la industria sea un objetivo de mediano a largo plazo, más que algo que podamos ver en los próximos años. Por lo mismo es que proyectos como el anunciado por Cazza Construction Technologies sean más un concepto que una realidad inmediata (en este caso, en particular, la empresa ha sido especialmente reservada con respecto a la tecnología y el proyecto que afirma preparar).

¿Y cómo andamos por casa?

En Chile, nos encontramos en una etapa muchísimo más atrasada que la descrita en los párrafos anteriores. No existen casos de escala relevante de experimentación con esta tecnología e, incluso, el sector se encuentra muy rezagado en términos de industrialización con otras soluciones: por ejemplo, el uso de elementos prefabricados se ha visto limitado principalmente a proyectos industriales, sin mayor permeabilización a edificación y desarrollos residenciales.

Sin embargo, no todo es negativo, y la industria está tomando impulso para avanzar en la senda de la industrialización, asumiendo los problemas de productividad existentes y la necesidad de hacer las cosas de forma distinta.

La modularización y prefabricación son temas en boga y en los que distintas empresas nacionales están experimentando para implementar la industrialización del proceso constructivo.

Asimismo, iniciativas estatales como Construye 2025 contribuyen a que los métodos y prácticas constructivas en nuestro país migren hacia modelos más colaborativos e innovadores, dando los primeros pasos hacia la inclusión -entre otras tecnologías- de la impresión 3D en nuestra industria y entregando oportunidades para que desarrolladores nacionales incursionen en la resolución de las dificultades existentes.

Artículo publicado originalmente en Innovacion.cl