Imprimen en 3D una revolucionaria estructura de hormigón inteligente

La Universidad de Cambridge ha ido un paso más allá en la impresión 3D con una infraestructura de hormigón que no sólo se fabricó en una hora, sino que incorpora sensores para hacerla autocontrolable y, algún día, autorreparable.

Uno de ellos es el llamado muro de cabecera, que es una estructura de contención con un agujero que se coloca en la boca de un desagüe o alcantarilla. Su finalidad es anclar una alcantarilla o similar y evitar que el agua arrastre el relleno que la rodea. Además, también puede servir de apoyo estructural a puentes y carreteras adosados, así como para controlar el flujo del agua.

Se trata de una obra de ingeniería civil muy antigua, pero Cambrdige le dio un nuevo giro a una instalada en la A30 de Cornualles construyéndola in situ con un brazo robótico de impresora 3D que colocaba capas de hormigón de fraguado rápido que se endurecían en sólo una hora. Tampoco esto es muy nuevo. La novedad es que, mientras se imprimía el muro, una unidad lidar escaneaba con precisión la estructura y creaba un gemelo virtual digital con el que se podía comparar la estructura real.

Además, se colocaron sensores inalámbricos en el hormigón húmedo para transmitir datos de temperatura, deformación, presión, humedad, resistividad eléctrica y potencial electroquímico.

La temperatura era de especial interés porque el hormigón de fraguado rápido genera mucho calor, lo que podría dañar el muro de contención al endurecerse y curarse. Esto es importante porque otra innovación de la nueva estructura es que no utiliza el esqueleto convencional de acero de refuerzo. En su lugar, se basa en su propia geometría para obtener resistencia, lo que no es fácil para algo con una pared interior hueca y curvada.

Dirigido por el profesor Abir Al-Tabbaa, del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge, el objetivo del experimento es utilizar los sensores y el modelado digital para evaluar la estabilidad de la estructura impresa en 3D y hacerla más atractiva para la industria. Además de crear algo más barato que las estructuras convencionales y más rápido de construir, el objetivo es probar la fiabilidad, robustez, precisión y longevidad de los propios sensores y, quizá algún día, incorporar un hormigón autorreparable que también está desarrollando el equipo.

«Este proyecto servirá de laboratorio viviente y generará datos valiosos a lo largo de su vida útil», explica Al-Tabbaa. «Los datos de los sensores y el ‘gemelo digital’ ayudarán a los profesionales de las infraestructuras a comprender mejor cómo puede utilizarse y adaptarse la impresión 3D para imprimir materiales a base de cemento más grandes y complejos para la red estratégica de carreteras».

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