La industria de la construcción, y más en concreto la de los materiales, está en constante evolución, buscando nuevas formas de crear nuevas soluciones sostenibles. En esta búsqueda por la sostenibilidad, ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han dado un nuevo paso al desarrollar ladrillos de vidrio impresos en 3D que, además de ser resistentes y altamente reciclables, abren un mundo de posibilidades para conseguir una arquitectura más ecológica y eficiente.
La construcción, a pesar de ser un sector clave en la economía global, es uno de los mayores contribuyentes a la crisis climática. Según datos de la Agencia Internacional de la Energía (IEA), en 2018, la industria de la construcción representó el 39% de las emisiones globales de carbono equivalente.
Debido a este impacto, la reducción del carbono incorporado en los materiales de construcción se ha convertido en una estrategia esencial para mitigar el impacto ambiental de esta industria. Conceptos como economía circular, que promueven la reutilización y el reciclaje de materiales, son clave en esta transición hacia la sostenibilidad.
Investigación del MIT: Innovación en materiales y fabricación
En este contexto, un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado una técnica de fabricación para crear ladrillos de vidrio. Estos expertos, con amplia experiencia en fabricación aditiva y materiales avanzados, han explorado tres métodos diferentes para producir unidades de mampostería interlocking de vidrio, cada uno con sus propias características y ventajas.
De este modo, los resultados son prometedores. En concreto, el equipo de investigadores ha fabricado ladrillos de vidrio resistentes y multicapa, cada uno con forma de ocho, que están diseñados para encajarse entre sí, de forma muy similar a los ladrillos LEGO.
Para llevar a cabo esta investigación, el equipo ha utilizado la impresora 3D Glass 3 (G3DP3), la última versión de la impresora de vidrio de Evenline, que se combina con un horno para fundir botellas de vidrio trituradas en una forma fundida e imprimible que luego la impresora deposita en patrones en capas.
En pruebas mecánicas, un solo ladrillo de vidrio resistió presiones similares a las de un bloque de hormigón. Como demostración estructural, los investigadores construyeron una pared de ladrillos de vidrio entrelazados.
El equipo imprimió prototipos de ladrillos de vidrio con el vidrio sodocálcico que se suele utilizar en los talleres de soplado de vidrio. Incorporaron dos clavijas redondas a cada ladrillo impreso, similares a los tacos de un ladrillo de Lego.
Al igual que los bloques de juguete, las clavijas permiten que los ladrillos se entrelacen y se ensamblen en estructuras más grandes. Otro material colocado entre los ladrillos evita que se produzcan arañazos o grietas entre las superficies de vidrio, pero puede retirarse si la estructura de ladrillos tuviera que desmontarse y reciclarse, lo que también permite volver a fundir los ladrillos en la impresora y darles nuevas formas. El equipo decidió dar a los bloques forma de ocho.
Métodos de Fabricación: Tres enfoques, una meta
Según el estudio presentado, el objetivo principal de la investigación ha sido el de evaluar la viabilidad de utilizar la impresión 3D para producir ladrillos de vidrio, considerando factores clave como la resistencia, la precisión y la capacidad estructural, esenciales en la construcción.
En concreto, el documento presente contempla tres enfoques y métodos de fabricación diferentes.
Fully Hollow (FH): Simplicidad y eficiencia
En este método, las unidades de vidrio se imprimen completamente huecas, sin características de interconexión. La base cerámica proporciona estabilidad durante el proceso de impresión, permitiendo la creación de ladrillos ligeros y eficientes. La simplicidad de este enfoque lo hace prometedor para la producción en masa, ya que reduce el tiempo y los costes de fabricación.
Print-Cast (PC): Combinando técnicas
El método Print-Cast combina la impresión 3D con técnicas tradicionales de fundición. Primero, se imprime una unidad hueca, y luego se utiliza un molde de grafito para fundir vidrio y crear características interconectadas. Este proceso híbrido permite una mayor complejidad en el diseño, mejorando la capacidad estructural de los ladrillos.
Fully Printed (FP): Integración completa
En el método Fully Printed, las unidades se imprimen en su totalidad, incluyendo las características de interconexión, en un solo proceso. Esta técnica ofrece una precisión excepcional y la posibilidad de crear diseños altamente personalizados. La integración completa de la impresión 3D en este método lo convierte en una opción atractiva para proyectos de construcción únicos y sostenibles.
La evaluación de estos métodos se ha centrado, explican los investigadores, en tres aspectos: precisión, repetibilidad y capacidad estructural. Al respecto, destacan los autores, la precisión es fundamental para garantizar la calidad de la construcción, mientras que la repetibilidad asegura la consistencia en la producción en masa. Por último, la capacidad estructural determina la resistencia y durabilidad de los ladrillos, un factor crítico en la seguridad de las edificaciones.
Resultados y hallazgos: resistencia y precisión
Los resultados de las pruebas son prometedores. La resistencia inicial de los ladrillos impresos en 3D varió entre 3.64 y 42.3 MPa, mientras que la resistencia última alcanzó valores entre 64.0 y 118 MPa. Estas cifras demuestran la viabilidad estructural de los ladrillos de vidrio, que pueden competir con materiales tradicionales en términos de resistencia.
Además, la precisión en las dimensiones impresas fue inferior a 1 mm, lo que garantiza una construcción de alta calidad. Esta precisión es esencial para la integración de los ladrillos en sistemas de construcción modulares y para asegurar la estabilidad y durabilidad de las estructuras.
Debido a ello, los ladrillos de vidrio impresos en 3D tienen un enorme potencial en la construcción sostenible. Su diseño modular y la posibilidad de desensamblaje facilitan su reutilización y reciclaje al final de su vida útil, fomentando la economía circular. Además, la posibilidad de utilizar vidrio reciclado en la impresión reduce aún más el impacto ambiental, ya que se minimiza la generación de residuos.
Material de la luna
Pero las aplicaciones de esta tecnología van más allá de la Tierra. La investigación sugiere que estos ladrillos podrían ser fabricados con materiales ricos en sílice, como el regolito lunar, abriendo la puerta a la construcción de módulos habitacionales en la Luna. Por ello, indica el estudio, hay múltiples caminos posibles para explorar en la fabricación de componentes de construcción con vidrio. Algo que, en opinión de los investigadores, podría tener aplicaciones innovadoras tanto en la Tierra como en el espacio.
Los resultados del estudio del MIT demuestran que la fabricación aditiva de vidrio es una opción viable y prometedora para la producción de componentes de construcción sostenibles. La combinación de resistencia, precisión y reciclabilidad hace que estos ladrillos de vidrio sean una alternativa atractiva a los materiales tradicionales.
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