Sistema de encofrado estructural fabricado por robot

El arquitecto suizo Norman Hack lidera en el Centro nacional de competencias de investigación en fabricación digital en Zúrich (Suiza), el estudio de Mesh Mould (que podría traducirse como malla molde), un producto creado por robots y diseño digital que aspira a transformar cualquier diseño por computadora en una realidad de concreto. En el año 2016, fue galardonado el Swiss Technology Award en la categoría de "inventores", por este proyecto que todavía se encuentra en fase de investigación.

El equipo de Hack, que se compone de perfiles de todo tipo, también cuenta con un brazo robótico con un cabezal modificado para "imprimir" alambre. Ese robot "fabrica" la malla a partir de un diseño digital que luego se rellenará de concreto para crear estructuras con formas únicas.

En las construcciones de concreto, el encofrado suele ser uno de los factores más caros. Además, al personalizarlo para formas singulares solo puede utilizarse una vez, lo que provoca grandes cantidades de residuos. Nuestra idea es solucionarlo al unificar el encofrado y el armado en un solo proceso de construcción robotizado. Un robot móvil fabrica una malla tridimensional tan densa que el concreto vertido solo rebosa ligeramente por su superficie. Luego se enluce, manualmente o un robot cubre por completo la malla y deja una superficie suave. La malla queda dentro del concreto y actúa como armado estructural. Además, puede adaptarse de manera puntual a las fuerzas que actúan sobre la estructura. En zonas de mayor tracción, la malla se puede densificar, mientras que en zonas de mayor compresión la malla ensancha, deja más espacios”, puntualiza.

Aseguró que el comportamiento fluido del concreto es crucial. “Necesita fluidez suficiente para distribuirse bien dentro de la malla, y ser lo suficientemente viscoso para no salirse por completo y adherirse. Para esto podemos ajustar el diseño de la malla, por ejemplo, el tamaño de las celdas, o modificar el concreto en sí. Pequeñas cantidades de aditivos pueden cambiar su comportamiento de manera drástica”.

El arquitecto comenta que cuando tuvo la idea de combinar el armado con el encofrado la principal preocupación era si la malla sería capaz de contener el concreto. Por ello, desarrolló una técnica de impresión robótica para imprimir con rapidez mallas de diferentes densidades con polímeros termoplásticos comerciales. También integró un mecanismo de refrigeración diseñado por su equipo de trabajo en el cabezal de impresión para acelerar el endurecimiento de los polímeros, lo que permitió imprimir en el aire.



Una vez que comprobó que la malla podría funcionar como encofrado, se centró en reforzar su dureza. “Así que decidimos construirla de alambre, ya que su composición está muy estudiada y se puede procesar con rapidez; doblarlo y soldarlo es cuestión de milisegundos”, indica.

Difiere cuando se compara su sistema con la impresión 3D. Este es un proceso de fabricación aditiva como el 3D. “Sin embargo, Mesh Mould aborda deliberadamente dos de los principales retos actuales de la impresión 3D con concreto: la integración del armado y el problema de las "juntas frías" entre las capas. Con este sistema, al verter todo el material de golpe y enlucirlo inmediatamente, el concreto se hidrata por igual y no se forman juntas frías. Si se quiere llamar o no impresión 3D es más una cuestión de definición. Lo más importante para nosotros es que es un proceso controlado digitalmente, sin residuos y de fabricación aditiva a gran escala”, destaca.

Además defiende la fabricación in situ porque ofrece varias ventajas frente a la prefabricación, por ejemplo. “Uno es la logística. Normalmente, las geometrías no convencionales ni se empaquetan ni encajan bien. Existen elementos que hay transformar directamente en la obra, y transportarlos hasta allí también suele ser difícil. Luego necesitas almacenarlas y montarlas… Siempre hay un peligro. Los robots pueden escanear la estructura mientras trabajan y prácticamente reaccionan al instante. Con la fabricación in situ se pueden evitar muchos de estos problemas”, comenta.

Informa que Mesh Mould todavía está en fase de investigación. “Nuestro objetivo ahora es automatizar el proceso de fabricación de la malla al 100% y hacerla 100% robusta. Aunque la fabricación está automatizada por completo en los prototipos, no es 100% robusta. Necesitas intervenir manualmente o repetirla. Hay una lección que hemos aprendido de nuestros colegas ingenieros mecánicos. Antes de intentar ser más rápido, necesitas asegurarte que es 100% robusto”, finaliza.