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Ya existen cientos de impresoras que erigen obras y demuestran las ventajas de utilizar esta técnica. En España, se abrió el pasado 14 de diciembre un puente de hormigón impreso para cruzar un riachuelo en un parque de Alcobendas (Madrid). Es la primera pasarela para viandantes impresa en 3D del mundo, e inaugura la aplicación de esta tecnología en ingeniería civil. “Consideramos fundamental haber usado el diseño paramétrico, que permite mejorar la distribución de materiales y reducir el desperdicio de recursos”, explica Areti Markopoulou, directora académica del Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña (IAAC), el centro que planificó la estructura. El diseño paramétrico es una de las señas de identidad de la impresión 3D, a través de la cual se logra distribuir el material solo donde es necesario para que los objetos resistan. Es el motivo por el cual el uso de impresoras da lugar a menudo a formas con huecos que pueden recordar a elementos de la naturaleza y, por ello, a algunas obras de Gaudí.

“El instituto ha reunido a un equipo multidisciplinar de investigadores de hasta 20 países distintos con el objetivo de explorar la fabricación aditiva (o por capas, un método de la impresión 3D) y superar los retos que plantea”, explica Markopoulou, de nacionalidad griega. Los proyectos del IAAC han rebasado algunas barreras que impedían que esta técnica llegase a la construcción y han demostrado su utilidad en muchos terrenos. El programa On Site Robotics, desarrollado junto con el centro privado Tecnalia, ha logrado crear paneles para construcción a gran escala sobre el terreno de edificación y utilizando materiales naturales como la arcilla. Un robot de cables (varios cables enganchados al ingenio se alargan y se contraen para establecer la posición exacta en la que debe imprimir, un sistema análogo al que se utiliza con las cámaras que sobrevuelan los estadios de fútbol para retransmitir un partido) realiza las capas. “Lo elegimos porque la instalación era fácil y ligera”, concreta Alexander Dubor, experto en robótica del IAAC. El proyecto también se vale de drones con cámaras multiespectrales (en este caso térmicas) que controlan el estado de la obra. Estudian la temperatura de las capas ya depositadas para saber el momento óptimo para seguir construyendo sin que la estructura pueda volverse inestable.

Construir con la Luna

La capacidad para construir con recursos naturales y presentes en el lugar de la obra (“hasta un 97% de los materiales eran propios del entorno”, subraya Dubor”) abre un enorme potencial a la impresión 3D, una técnica que ha sido propuesta desde varios ámbitos para edificar estructuras más allá de nuestro planeta, en la Luna o en Marte, entre otras cosas por el inmenso esfuerzo que supone para un humano realizar tareas en condiciones de baja gravedad, y por la necesidad de valerse de recursos autóctonos para no tener que llevarlo todo a bordo desde la Tierra. El pasado 20 de marzo la revista Nature publicó una investigación llevada a cabo por el Laboratorio de Ingeniería de Tejidos y Fabricación Aditiva (TEAM Lab, por sus siglas en inglés) de la Northwestern University de Illinois en la que se lograba imprimir estructuras, herramientas y bloques para la construcción de edificios utilizando los sucedáneos de polvo lunar y marciano elaborados por la NASA, disolventes simples y biopolímeros como la celulosa.

La agencia espacial estadounidense ya había estudiado otras alternativas para aprovechar el suelo lunar o marciano, como la sinterización, que es la creación de una sustancia compacta tras someter a un material a altas temperaturas siempre por debajo de su punto de fusión. La Agencia Espacial Europea (ESA), se asoció con el arquitecto premio Príncipe de Asturias Norman Foster, que estudió la creación de bases lunares con techos en cúpula en el cráter Shackleton (junto al polo sur lunar, donde la luz solar, y por lo tanto la energía, llega de forma casi permanente), que solo tomarían de la Tierra el 10% de los materiales. En esas bases, el suelo lunar actuaría como “aislante térmico y de radiación”. Otros estudios han trabajado en la viabilidad de imprimir pistas de aterrizaje, carreteras, hangares y almacenes de combustible con materiales lunares.

Aprovechar recursos naturales y locales también es de gran utilidad en nuestro planeta, más allá incluso de la evidente reducción en el impacto ambiental. La empresa china Winsun, una de las pioneras en la aplicación de la impresión 3D a la construcción, logró hace tres años levantar 10 casas de casi 200 metros cuadrados cada una utilizando la fabricación aditiva en buena parte del proceso (aunque no en todo). Cada casa costaba cerca de 4.500 euros. La empresa de origen ruso Apis Cor (hoy tiene su sede en Silicon Valley) presentó el pasado febrero la primera vivienda impresa en su totalidad. Como en el programa On Site Robotics del IAAC (que el Instituto presentará entre el 23 y el 26 de mayo con la impresión de un pabellón en la feria Construmat de Barcelona), Apis Cor logró erigir la vivienda en el lugar destinado para ella (a las afueras de Moscú), y completó toda la construcción e instalación de la casa en 24 horas. “Los proyectos de este tipo sirven para demostrar las ventajas de la tecnología de cara al futuro y para probarla en un entorno real”, argumenta Areti Markopoulou. El coste total de esa casa de unos 40 metros cuadrados totalmente equipada superaba por poco los 9.000 euros, un 70% menos que si hubiese sido construida mediante técnicas tradicionales, según la propia empresa. En Winsun, que ya levanta bloques de viviendas de seis alturas con impresión 3D, hablan de un ahorro de un 40% de media.

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Impresión humanitaria

Números de tal calibre en velocidad y costes abren la puerta a una aplicación de la impresión 3D que todavía no se ha visto materializada en ningún caso concreto pero que se avisa desde hace tiempo. Se podrían imprimir soluciones residenciales en zonas con grandes necesidades. Sustituir las chabolas de medio planeta por casas sostenibles y más seguras. “Pensamos mucho en llegar a sitios donde no hay recursos, como campos de refugiados, o lugares de condiciones extremas como un desierto, y también ambientes urbanos tensos”, relata Markopoulou. La ONU calcula que unos 1.000 millones de personas viven en barrios de chabolas (o favelas, o slums) en todo el mundo, y que esa cifra llegará a multiplicarse por tres para el año 2050.

Behrokh Khoshnevis, padre del contour crafting (fabricación por contornos, una de las dos técnicas de impresión 3D más aplicadas a la construcción) ha defendido que esta tecnología sería “una buena solución”. “Lo mejor es que podríamos construir vecindarios dignos y bellos, en lugar de cajas de cerillas”, defiende el profesor iraní de la Universidad de Southern California, que también consideraba en una charla TED ofrecida en Medellín que “dada la rapidez de construcción y su fácil despliegue, también podríamos usar la impresión 3D como método de respuesta a la necesidad de refugio en catástrofes naturales”. “Utilizar materiales locales significaría además un gran cambio medioambiental. Podríamos utilizar nuestros propios recursos para construir”, desarrolla Alexander Dubor, que comenta que el IAAC ya tiene un par de proyectos para convertir el café o la piel de las naranjas en plástico y otros materiales: “es a nivel de laboratorio, pero en 10 años podría comercializarse algo de este tipo”.

La rapidez y la reducción de costes hacen que este nuevo método de edificación no solo sea atractivo en campos como la investigación o la acción humanitaria, sino que también se considere un negocio de futuro. La consultora McKinsey cree que la impresión 3D tendrá un impacto económico de 500.000 millones de euros en 2025, principalmente a causa de la construcción, el 40% en países en desarrollo. Solo en la impresión con cemento se espera que el mercado mundial crezca de los 22 millones de euros de 2015 a los 51 de 2021 según marketsandmarkets, a un ritmo superior al 15% anual.

Aunque aún no ha adquirido un papel central para la industria, la impresión 3D es vista con buenos ojos desde algunas de las principales constructoras internacionales. Acciona, una de las seis grandes españolas del sector, fue la encargada de ejecutar el puente diseñado por el IAAC para el parque de Alcobendas. El director de transferencia tecnológica de la compañía, José Daniel García Espinel, cree que esta innovación “simplifica todo el proceso, te permite pasar directamente del diseño al objeto final”. Vaticina que en menos de dos décadas cualquiera podrá reunirse con un arquitecto, diseñar la casa de sus sueños e imprimirla.

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El último escalón

La duda ya no está en si podremos llegar a imprimir edificios, porque ya se ha hecho. El siguiente paso es llegar a la escala monumental, anhelo de la humanidad desde los zigurats mesopotámicos del tercer milenio antes de Cristo hasta la arquitectura contemporánea. Dubái aloja desde 2008 el rascacielos más alto del mundo, el apabullante Burj Khalifa, con más de 800 metros, y también tiene las primeras oficinas construidas con impresión 3D, la sede de la Dubai Future Foundation, que el año que viene pasará a ser el Museo del Futuro de Dubái. Ahora quiere tener también el primer rascacielos impreso en 3D del planeta. Lo va a llevar a cabo Cazza, una startup con sede en este emirato y fundada por el peruano Fernando de los Ríos, de 26 años, y el emprendedor estadounidense Chris Kelsey, de solo 19. De momento no tiene una fecha definida, pero estos dos jóvenes (que aparecen en el ránking de innovadores menores de 30 años de la revista Forbes para 2017) aseguran que cuentan con la tecnología necesaria para levantar un edificio de al menos 40 plantas, valiéndose entre otros materiales de cemento y acero impresos.

El IAAC ha desarrollado el proyecto Minibuilders, que supera la imposibilidad de construir estructuras de tamaño superior al que pueden abarcar las impresoras con el uso de pequeños robots móviles, que construyen mientras se desplazan por la propia edificación. La idea de Cazza es distinta: utilizar grúas de hasta 80 metros que incorporen las máquinas. “Poner un robot de cable adjunto a las grúas es una solución”, valora desde el IAAC Alexander Dubor. “La escala es muy importante. No estoy segura de que a día de hoy podamos hacer un rascacielos, pero podemos ampliar mucho la escala con respecto a lo que se está construyendo actualmente, que son principalmente prototipos. Los robots en grúas y en comunicación y combinación con otros robots pueden hacernos llegar a una escala mayor, en la que sería necesario también ampliar los depositores de material [los recipientes donde se coloca la sustancia con la que se imprime, que suelen ser pequeños]”, amplía Areti Markopoulou.

La directora académica del IAAC plantea tres retos principales de la impresión 3D para llegar a extenderse, “siempre en paralelo a otras técnicas, tradicionales pero también innovadoras, como puede ser el uso del Internet de las Cosas, nuevos materiales como biopolímeros y nuevos métodos de análisis”. Cree que la legislación todavía tiene que adaptarse a estas nuevas realidades. “También habría que ser más novedosos con el uso de las máquinas y su combinación”, cuenta, y su compañero Dubor lo destaca: “Nos quedan una o dos generaciones para entender el potencial de esta tecnología, algo que ha pasado siempre. Antes tratábamos de usar el cemento y el hormigón del mismo modo que se usa el metal”. Markopoulou también señala la necesidad de hacer más investigación en materiales “sostenibles, eficientes y económicos”. Cree que a medida que avance el proceso irán entrando más agentes importantes de la industria.