Hace unos días les contamos que en Madrid se inauguró el primer puente impreso 3D del mundo, un proyecto liderado por el Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña (IAAC) y en el que participaron arquitectos, ingenieros mecánicos, ingenieros estructurales, representantes de la administración municipal y pioneros en este ámbito, como Enrico Dini, símbolo internacional del movimiento de la fabricación 3D.
En esta ocasión, conversamos con Areti Markopoulou, Directora Académica del IAAC y directora del proyecto del puente de Alcobendas, sobre los desafíos de un proyecto de esta magnitud y los siguientes pasos de la impresión 3D, inevitable para algunos e inescalable para otros.
Más allá de la propia masificación y automatización de ciertos procesos constructivos, Markopoulou es entusiasta al hablar sobre el potencial del enlace con nuevas tecnologías. "Las innovaciones tecnológicas que afectan y afectaran la arquitectura de siglo XXI serán muchas y simultáneas, junto al Internet de las cosas, a los materiales inteligentes y biológicos, a la realidad aumentada o a las tecnologías de interacción", plantea.
¿Cuáles son los factores que más influyen en la etapa de diseño de un proyecto paramétrico de esta escala?
Areti Markopoulou (AM): El método de impresión juega un papel determinante debido a las limitaciones que puede tener la forma en como se deposita el material impreso. La maquina desarrollada por Enrico Dini en conjunto con los ingenieros de ACCIONA permite imprimir "formas libres" lo cual da una gran ventaja a la realización del diseño propuesto.
Dicho esto existen un número de factores que influyen en las estrategias de diseño: el tamaño de la pieza impresa ha sido un factor crucial, ya que las dimensiones máximas de la pieza que podemos imprimir con esta máquina son 2mx2mx2m. Eso claramente ha influenciado la estrategia y el diseño. La resolución de la impresión, es decir el mínimo grosor de la capa del material depositado también ha influenciado en definir una forma que pudiese permitir el grado de resolución existente sin que esto influyese la estética final de la pieza.
El diseño fue realizado en su totalidad con los programas digitales Rhinoceros y Grasshopper. Esta última ha sido utilizadas en concreto en tres etapas del proceso de diseño:
En la primera fase del proyecto se ha utilizado para el análisis y la optimización de distribución de material (Millipede plugin), para reducir el volumen y peso total de los elementos a imprimir, además de una visión estructural general coherente. El proceso de diseño comenzó a partir de un volumen con las medidas del espacio requerido, espacios negativos (trayecto peatonal), dos apoyos en sus extremos y cargas estructurales a lo largo del volumen, lo cual en cada iteración fue reduciendo el tamaño hasta lograr la densidad deseada.
Otro factor muy importante fue lograr cumplir con las normativas de diseño de un puente peatonal dentro de un parque publico. Para ello, el diseño de la barandilla (sin tener que recurrir a la típica tipología o forma de diseño) ha sido un reto para satisfacer los requerimientos por parte del ayuntamiento local y la seguridad de los usuarios. Haciendo simulaciones de partículas con anemone y boid (plugins para crear comportamiento emergentes de agentes) y simples reglas de traslación, se ha podido desarrollar un diseño generativo para obtener recorridos orgánicos a lo largo de toda la barandilla.
Finalmente, la piel del modelo o malla envolvente fue obtenida con el plugin Cocoon (para crear mesh isosurfaces), que ha servido para controlar factores relacionados con la estética y generación de un modelo digital correcto para evitar problemas en su impresión.
¿Cómo es el salto entre el volumen final creado en software y la etapa de construcción?
AM: Una de las ventajas de trabajar en la impresión 3D es la capacidad de hacer "prototipado rápido", una técnica muy eficiente en la fabricación digital. Desde un inicio y durante todo el proceso de diseño se realizaron pruebas de impresión de algunas partes en escala 1:1 para comprobar y corregir las tolerancias de la máquina de impresión con respecto al modelo digital. Es decir que en realidad nunca hubo un salto de escala. Sin embargo fue un trabajo paralelo de principio a fin entre la etapa de diseño y el proceso de producción.
¿Cuáles son las características técnicas del hormigón utilizado en la impresora 3D?
AM: El material es hormigón micro reforzado con fibra de vidrio. Sin embargo, la información detallada y técnica es confidencial de ACCIONA.
¿Cuáles fueron las principales dificultades del proyecto desde el diseño hasta su construcción?
AM: Uno de los mayores retos fue la coordinación entre todas las partes involucradas en el proyecto y toma de decisiones. Si bien hablamos de un puente peatonal, a la vez también lo hacemos de una construcción experimental y la primera de su clase. Por ello, el proyecto ha tomado mas de un año y medio.
Las dificultades también han incluido el cumplimiento de las normativas para que el puente pudiese estar en un espacio publico. Eso fue un reto desde el principio. El hecho de crear un puente real y funcional y las normativas existentes han sido factores que han influenciado mucho el proceso de diseño pero también el de ensamblaje final.
Considerando la trayectoria del IAAC en este ámbito (Pylos, Minibuilders, Restaurante Open Source LEKA), ¿en qué momento crees que nos encontramos en la historia de la impresión 3D?
AM: Estamos más cerca que nunca de poder aplicar la tecnología de impresión 3D en el campo de la arquitectura y de la construcción. Ya hay proyectos pilotos que incluyen una casa o nuestro puente. El paso importante es que ya no hablamos de prototipos y maquetas, si no de infraestructuras funcionales que han sido impresas en su totalidad con la técnica de impresión 3D. En realidad, el potencial de esta técnica es inmenso y toca muchos campos: desde la sostenibilidad y accesibilidad hasta la economización, el diseño y la estética.
La impresión 3D permitirá en un futuro muy cercano construir más rápido, más barato y más sostenible. A la vez, introducirá nuevas estéticas, nuevos materiales y formas complejas que se imprimirán casi con un clic directo del ordenador: Imprimir.
El proceso de la tecnología de impresión 3D tiene unas características revolucionarias: casi no hay material de desecho y no se requiere juntas o ensamblaje excesivo in situ. Eso hace que la producción sea mas rápida y permite reducir la necesidad de mano de obra, lo que significa una producción mas barata y más sostenible.
Según la ONU, debido a la creciente población del mundo, requeriremos un promedio diario de 100.000 viviendas en los próximos 15 años. Es decir, poder construir de una forma rápida viviendas asequibles, no sólo es una gran idea, sino una necesidad.
¿Y limitaciones?
AM: Las máquinas de imprimir. Para imprimir una casa se requiere una impresora que es más grande que la casa en sí. En el IAAC estamos investigando nuevas tecnologías para crear pequeñas máquinas/robots inteligentes que pueden llegar al lugar donde queramos e imprimir elementos más grandes que su tamaño, usando el material que encuentran in situ, sin necesidad de transporte de materiales, de maquinarias grandes o de piezas prefabricadas.
¿Y cómo ven su potencial masificación?
AM: Los caminos que se abren a través de esa tecnología son varios, desde el material que se deposita y el diseño de las formas hasta la concepción y producción de las mismas máquinas que imprimen. Las empresas relacionadas con la construcción están cada vez mas interesadas en dirigirse hacia algunos de estos caminos. Desde el IAAC estamos trabajando en una serie de nuevos proyectos de impresión 3D a escala arquitectónica en colaboración con empresas españolas como Acciona, Tecnalia, Eurecat, Cumella y Roca, pero también con empresas internacionales como D-Shape y Wasp.
La impresión en 3D también facilita la producción de diseños arquitectónicos (cada vez más) complejos y la integración funcional. Esto abre todo tipo de nuevas posibilidades estéticas. Las estructuras tradicionales de acero o de hormigón usan mucho más material de lo que realmente se necesita para la estructura. Eso pasa porque es demasiado difícil o costoso eliminar este material excesivo. Sin embargo, la impresión 3D permite que el material se coloca sólo donde sea necesario. A la vez, la impresión 3D nos permite imprimir con multimateriales, lo cual significa poder crear superficies anisotrópicas que varían en propiedades tales como la transparencia o la suavidad. Pronto estaremos viendo nuevos diseños y estéticas donde la estructura y la forma se fusionan y se entrelazan. El siguiente paso es construir diseños no lineales de varios comportamientos que van más allá de las losas y las columnas tradicionales.
Otra gran potencial de esa tecnología es personalizar fácilmente los diseños. A través de pequeños cambios en el diseño digital y el software podemos producir diseños personalizados de una forma masiva. Por último, en el IAAC estamos trabajando en la integración de las posibilidades de diseño con la tecnología de impresión 3D. Queremos diseñar e imprimir en una sola iteración elementos arquitectónicos, tales como muros, que en su forma están integrados con comportamientos de aislamiento o ventilación e sistemas de líneas eléctricas, de plomería o cableado.
Aunque la impresión 3D no reemplazará a su totalidad la construcción arquitectónica, permitirá optimizar varios procesos de producción y ensamblaje y, lo que resulta más importante, introducirá nuevos procesos y herramientas de construcción sostenibles. De la misma manera que la impresión en 3D está marcando en otras disciplinas como la medicina o la aeronáutica, marcará también gran parte de la construcción arquitectónica. ¡Pero las innovaciones tecnológicas que afectan y afectaran la arquitectura de siglo XXI serán muchas y simultáneas!
La impresión 3D es una de esas; junto al Internet de las cosas, a los materiales inteligentes y biológicos, a la realidad aumentada o a las tecnologías de interacción. Este cambio acaba de empezar, será radical, y soy muy optimista para pensar que estos cambios tecnológicos no solo afectarán a los productos y procesos arquitectónicos sino también en la manera en que nos relacionamos con el mundo físico y construido.
Desde el punto de vista legislativo, ¿se enfrentaron a problemas técnicos o a vacíos legales respecto al proyecto?
AM: Durante el proceso del diseño, impresión y colocación/ensamblaje del puente nos hemos encontrado con una serie de desafíos técnicos y legales: el material inicial propuesto por ACCIONA era un material novedoso, un hormigón altamente sostenible, pero no que pudimos finalmente usarlo por cuestiones de certificación.
En el proceso se tuvo que cambiar también el material de forzado, de tal manera que en vez de fibra de metal (que se consideró peligrosa para un puente en espacio público) se usó fibra de vidrio. A la vez, las normativas de seguridad de espacio publico han influenciado mucho en el estudio structural y, por consecuencia, en la forma final del proyecto. En general, para un proyecto de la escala del puente, las limitaciones han sido moderadas, el mayor problema viene cuando pensemos arquitecturas de mayor escala.
¿Y hacia dónde deben ir dirigidos los esfuerzos del gremio, las instituciones y la legislación para consolidar la impresión 3D?
AM: La legislación no esta lista aún para aceptar este tipo de proyectos y por eso, desarrollar proyectos pilotos como el puente es crucial para poder analizar y evaluar con detalle todos los pasos y contribuir en el diagrama de aprendizaje que dará información relevante para que las normativas se adapten.
