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Vigas impresas en 3D inspiradas en las piezas de Lego y en el cuerpo humano

Ideadas por investigadores de la Universitat Politècnica de València, pesan hasta un 80% menos que las vigas de hormigón o las metálicas

[ 01/03/2021 ]

Investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) han ideado y patentado un nuevo sistema para fabricar vigas que promete “revolucionar” los sectores de la arquitectura, edificación y la ingeniería civil. Están construidas con piezas de plástico impresas en 3D que se pueden ensamblar como si fueran módulos de Lego y una capa de hormigón de altas prestaciones en la zona más comprimida.

Sus ventajas, según apuntan sus creadores, son múltiples: pesan hasta un 80% menos que las vigas de hormigón o metálicas, con lo que no son necesarias grandes grúas ni camiones para transportarlas e instalarlas; ahorran tiempo y costes en mano de obra y material; y se pueden imprimir y ensamblar in situ, lo que facilita su instalación en cualquier lugar, por complicado que sea su acceso. A todo ello se le suma que aprovecha como materia prima plásticos reciclados, dando una nueva vida a este producto y avanzando así hacia una construcción más sostenible.

El desarrollo de estas innovadoras vigas es fruto de casi tres años de investigación. “Nuestro objetivo era plantear una alternativa a las actuales estructuras de hormigón armado. Estas están formadas por perfiles que se construyen en toda la longitud de la pieza, lo que requiere costosas instalaciones y son difícilmente transportables”, apunta José Ramón Albiol, profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación (ETSIE) de la Universitat Politècnica de València. Tras muchas horas de ensayos y pruebas, la combinación de la impresión 3D, plásticos y hormigón ofrecía unos resultados óptimos. Y fue en octubre del año pasado cuando patentaron el sistema.

Su principal novedad se encuentra en el perfil polimérico de la viga, compuesto por múltiples segmentos longitudinales que se pueden ensamblar y hormigonar en el lugar donde se quiere instalar la estructura. La viga se refuerza con elementos que garantizan la rigidez de la estructura y además no lleva ningún componente metálico. “De esta forma se evita la corrosión, se reduce el peso y se simplifica el tiempo de trabajo”, añade Xavier Mas, del Instituto de Restauración del Patrimonio (IRP) de la Universitat Politècnica de València.

El sistema elimina también la necesidad de los costosos encofrados y cimbrados, lo que permite trabajar sin necesidad de cortar el tráfico en la infraestructura en la que se esté trabajando. “Además, esta solución permite reducir la mano de obra y los medios auxiliares requeridos, lo que se traduce en un considerable ahorro de costes y de tiempo”, incide José Luis Bonet, del Instituto Universitario de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València.

Una estructura “humana”

Otra de las novedades del sistema ideado por los investigadores de la UPV se encuentra en la estructura interna de los perfiles poliméricos. “Se trata de una estructura alveolar, lo que permite reducir el material plástico utilizado -y por tanto su peso- manteniendo la rigidez estructural”, apunta Albiol.

Esta geometría alveolar está inspirada en la del hueso humano de la zona de la epífisis, donde hay una parte de capa ósea esponjosa, con un entramado trabecular -esto sería la formación alveolar- y la capa externa más gruesa donde está el hueso compacto. “Y esto es lo que hemos trasladado a estas revolucionarias vigas, en concreto a los perfiles. Es un sistema natural muy inteligente y su réplica en estas vigas les confiere, con un bajo peso estructural, una capacidad mecánica altísima.”, añade José Ramón Albiol.

Piezas a medida y en cualquier lugar

La impresión 3D permite realizar la fabricación de piezas a medida muy cerca de su punto de aplicación, lo que simplifica también el transporte, ahorra costes y facilita la personalización. “Poder personalizar in-situ las vigas permite adaptar las características de cada una de ellas a las necesidades estructurales de cada punto de aplicación. La posibilidad de reciclar materiales poliméricos para la elaboración de las vigas reduce significativamente su huella de carbono”, concluye Miguel Sánchez del Departamento de Informática de Sistemas y Computadores (DISCA) de la UPV.

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