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Tecnología inteligente para la impresión sincronizada en 3D de concreto

Publicado hace 3 años

Tecnología inteligente para la impresión sincronizada en 3D de concreto

Los científicos han desarrollado una tecnología en la que dos robots pueden trabajar al unísono para imprimir en 3D una estructura de concreto

Este método de impresión en 3D concurrente, conocido como impresión en enjambre, allana el camino para que un equipo de robots móviles pueda imprimir estructuras aún mayores en el futuro.

 

Desarrollado por el profesor asistente Pham Quang Cuong y su equipo en el Centro de Impresión 3D de NTU en Singapur, esta nueva tecnología multi robot fue publicada en Automation in Construction, una revista de alto nivel para ingeniería civil. El científico de la NTU también estuvo detrás del Ikea Bot a principios de este año, donde dos robots ensamblaron una silla Ikea en 8 minutos y 55 segundos.

 

Utilizando una mezcla de cemento especialmente formulada para la impresión en 3-D, este nuevo desarrollo permitirá diseños de concreto únicos que actualmente no son posibles con la fundición convencional. Las estructuras también se pueden producir bajo demanda y en un período mucho más corto.

 

Actualmente, la impresión en 3D de grandes estructuras de hormigón requiere grandes impresoras que son más grandes que los objetos impresos, lo cual es inviable ya que la mayoría de las obras de construcción tienen limitaciones de espacio.

 

Disponer de varios robots móviles que pueden imprimir en 3D de forma sincronizada significa que las grandes estructuras, como las características arquitectónicas y las fachadas especialmente diseñadas, pueden imprimirse en cualquier lugar siempre y cuando haya suficiente espacio para que los robots se muevan por el lugar de trabajo.

 

Los robots de NTU imprimieron en 3D una estructura de hormigón de 1,86 m x 0,46 m x 0,13 m en ocho minutos. Tomó dos días para endurecerse y una semana para que alcanzara su fuerza completa antes de que estuviera listo para su instalación.

 

"Imaginamos un equipo de robots que pudiera ser transportado a un lugar de trabajo, imprimir grandes piezas de estructuras de hormigón y luego pasar al siguiente proyecto una vez que las piezas hayan sido impresas", explicó el Asst Prof Pham de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de NTU.

 

"Esta investigación se basa en el conocimiento que hemos adquirido al desarrollar un robot para ensamblar de forma autónoma una silla Ikea. Pero este último proyecto es más complejo en términos de planificación, ejecución y a una escala mucho mayor".

 

Imprimir estructuras de hormigón al mismo tiempo que dos robots móviles fue un gran reto, ya que ambos robots tienen que colocarse en su sitio y empezar a imprimir sus piezas sin chocar entre sí.

 

Tampoco es aceptable la impresión de la estructura de hormigón en segmentos, ya que las juntas entre las dos partes no se adherirán correctamente si el hormigón no se superpone durante el proceso de impresión.

 

Este proceso de varios pasos comienza cuando la computadora mapea el diseño que se va a imprimir y asigna una parte específica de la impresión a un robot. A continuación, utiliza un algoritmo especial para garantizar que cada uno de los brazos del robot no choque con otro durante la impresión simultánea.

 

Utilizando un posicionamiento preciso, los robots se mueven en su lugar e imprimen las piezas en buena alineación, asegurando que las uniones entre las piezas separadas se solapen. Por último, la mezcla y el bombeo de la mezcla líquida especial de hormigón deben mezclarse uniformemente y sincronizarse para garantizar la consistencia.

 

El profesor Chua Chee Kai, director ejecutivo del Centro de Impresión 3D de Singapur, dijo que las tecnologías disruptivas de Industry 4.0, como la fabricación aditiva, pueden avanzar aún más cuando se combinan con otras tecnologías innovadoras como la robótica, la IA, la ciencia de los materiales y las técnicas de fabricación ecológica.

 

"Este proyecto de impresión de robots múltiples es altamente interdisciplinario y requiere que los robots trabajen con científicos de materiales para hacer hormigón imprimible. Para lograr el resultado final de una estructura de hormigón resistente, tuvimos que combinar su experiencia con la de ingenieros mecánicos y expertos en ingeniería civil".

 

"Tal innovación demuestra a la industria lo que es factible ahora y lo que es posible en el futuro si somos creativos en el desarrollo de nuevas tecnologías para aumentar los métodos convencionales de construcción".

 

Este proyecto de investigación fue apoyado por la National Research Foundation, Singapur (NRF Singapur) y Sembcorp Design and Construction, uno de los principales socios de investigación de la industria de SC3DP.

 

En el futuro, el equipo de investigación de NTU intentará integrar aún más robots para imprimir estructuras de mayor escala, optimizando el algoritmo de impresión para un rendimiento consistente y mejorando el material concreto para un curado más rápido.

 

Fuente: Constructivo

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