ETH Zurich desarrolla FoamWork para reducir el uso de hormigón en edificios

Investigadores de ETH Zurich han utilizado elementos de encofrado impresos en 3D hechos de espuma mineral reciclable para crear una losa de hormigón prefabricada que, según dicen, es más ligera y mejor aislada, además de utilizar un 70 por ciento menos de material.

El sistema, conocido como FoamWork, consiste en un molde rectangular convencional que se llena con 24 elementos de encofrado mineral de diferentes formas y tamaños antes de que se moldee el concreto alrededor de ellos y se deje curar, creando celdas huecas en todo el panel.

La geometría interna resultante se optimizó para reforzar la losa a lo largo de sus líneas de tensión principales, creando la resistencia necesaria y reduciendo drásticamente la cantidad de hormigón necesario para producirla.

Si se adopta a escala, el arquitecto Patrick Bedarf cree que esto podría ayudar a reducir la huella de carbono de la construcción y del cemento en particular, que es el mayor emisor de CO2 del mundo.

"La construcción contribuye significativamente a las emisiones de CO2, y la producción de cemento es responsable por sí sola del 7 por ciento de las emisiones a nivel mundial", afirmó Bedarf, investigador en el departamento de Tecnologías de Construcción Digital (DBT) de ETH Zurich.

"Con FoamWork se reducirían las emisiones debidas al consumo de material en la losa de hormigón. La menor masa también tendría efectos secundarios en el dimensionamiento de toda la estructura portante y reduciría los esfuerzos de transporte y manipulación en las obras".

Los propios elementos del encofrado se imprimen en 3D mediante un brazo robótico autónomo utilizando espuma mineral, que tradicionalmente se fabrica con cemento espumado y se utiliza cada vez más como material aislante en la construcción debido a su alta porosidad.

Para evitar las emisiones asociadas a la producción de cemento, el sistema FoamWork utiliza una alternativa desarrollada por la startup suiza FenX que está hecha de un producto de desecho de las centrales eléctricas de carbón llamado cenizas volantes.

Esto ayuda a minimizar la huella de carbono de la espuma, afirma la empresa, incluso teniendo en cuenta las emisiones asociadas a la combustión de carbón.

Los elementos finales de FoamWork pueden dejarse en su lugar para mejorar el aislamiento de la losa de hormigón prefabricado o reciclarse y reimprimirse para crear un nuevo encofrado.

Teniendo en cuenta que no se crean sobrantes en el proceso de fabricación aditiva, esto significa que todo el sistema tiene el potencial de generar cero residuos.

"Actualmente, producir geometrías de encofrado personalizadas es un gran desperdicio o simplemente no es factible", dijo Bedarf a Dezeen.

"Se pueden utilizar encofrados de plástico huecos para reducir el hormigón en grandes losas estandarizadas y, para aplicaciones más pequeñas no estandarizadas, los encofrados complejos para hormigón se construyen manualmente en madera o se cortan con CNC a partir de espumas plásticas densas", añadió.

"Ambos métodos requieren mucha mano de obra y desperdician mucho material mediante desconchones y recortes".

La geometría interna del panel de hormigón se optimizó para su forma particular, basándose en la forma en que el arquitecto italiano Pier Luigi Nervi desarrolló losas de piso en la década de 1940 que tenían nervaduras a lo largo de sus líneas de tensión principales.

Pero la forma y configuración de las celdas internas se podrían personalizar para crear una variedad de elementos de construcción de concreto, desde paredes hasta techos enteros.

En un intento por abordar su enorme huella de carbono, la Asociación Global de Cemento y Concreto se comprometió recientemente a alcanzar emisiones netas cero para 2050.

Para lograr esto, la industria está trabajando para encontrar sustitutos para el clinker, el ingrediente del cemento con mayor emisión de carbono, además de utilizar tecnologías de captura de carbono para eliminar las emisiones creadas en el proceso de producción de clinker.

Actualmente implica quemar carbonato de calcio a altas temperaturas para separar el calcio necesario para crear cemento del carbono, que se libera a la atmósfera.

Hasta que este tipo de innovaciones puedan adoptarse a escala, la forma más fácil para que los arquitectos minimicen la huella de carbono incorporada de sus edificios a partir de los materiales y la construcción es utilizar materiales con alto contenido de carbono, como el hormigón y el acero, de manera más moderada y eficiente.

Actualmente, un gran número de edificios en el Reino Unido están sobrediseñados, según Julian Allwood, profesor de ingeniería de la Universidad de Cambridge.

"Hemos realizado muchos estudios sobre la utilización del acero", dijo durante la reciente Cumbre sobre el Medio Ambiente Construido del RIBA. "Y descubrimos que la mayoría de los edificios comerciales en el Reino Unido están sobrediseñados entre un 50 y un 60 por ciento".

"Lo que podemos hacer hoy para reducir las emisiones en la construcción tiene que ver con la eficiencia de los materiales, utilizando menos materiales porque los materiales han incorporado emisiones".

La fotografía es de Patrick Bedarf.

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