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La Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich) investiga un nuevo material para construir muros y elementos arquitectónicos más rápido, más ecológico y más durederos. Junto a su departamento Digital Building Technologies (DBT) y a la empresa FenX AG, desarrollan una espuma mineral sin cemento, hecha con residuos reciclados, que puede imprimirse en 3D para crear paredes monolíticas, livianas y aislantes.
La idea de esta escuela y de la empresa de construcción es la utilización de menor cantidad de material, mano de obra y costos, gracias a la ayuda de las obras sin moldes hechas con impresión robótica 3D a gran escala.
Un material liviano, aislante y con baja huella de carbono
La base del proyecto es una espuma mineral sin cemento desarrollada por FenX. Se fabrica a partir de residuos minerales y materiales naturales de bajo valor, como cenizas volantes provenientes de centrales termoeléctricas y altos hornos.
Según los investigadores, este material ofrece un menor impacto ambiental que el hormigón celular o las espumas plásticas. Además, la porosidad del material permite jugar con densidades distintas para conseguir resistencia donde hace falta y aislamiento donde más se necesita.
“El material ya ha pasado por el primer ciclo y puede reciclarse fácilmente después de su uso”, destaca el arquitecto Patrick Bedarf, responsable de la investigación. “El material puede reutilizarse ahora como una nueva espuma”, sumó.
Airlements: cuatro piezas, dos metros de altura y menos de una hora de impresión
Para demostrar el potencial del sistema, el equipo creó Airlements, un prototipo formado por cuatro piezas impresas en 3D, cada una de dos metros de alto. Todas se imprimieron en menos de una hora y luego se endurecieron durante una semana a temperaturas de 20 a 28 °C, sin necesidad de procesos de alto consumo energético.
Cada segmento pesa apenas 25 kilos, por lo que puede manipularse manualmente sin maquinaria especial. Las piezas son huecas, pero pueden rellenarse con espuma mineral de mayor densidad para aumentar su resistencia y funcionar incluso como elementos portantes. “La textura ondulada de las impresiones surge del diseño del recorrido, que aumenta la resistencia durante el endurecimiento”, explican desde el DBT.
Impresión 3D en un laboratorio robotizado
El sistema desarrollado por Bedarf ocupa casi por completo el laboratorio del DBT: brazos robóticos suspendidos del techo, cámaras de mezcla y un software que controla cada milímetro de la impresión.
“Los robots pueden desplazarse con precisión hasta cualquier punto predefinido de la sala”, explica Bedarf. “Programamos la trayectoria, la velocidad y la cantidad de material que sale del cabezal de impresión”.
Con este método, la construcción se vuelve más flexible: se imprimen las piezas en fábrica, se transportan al sitio y se ensamblan como bloques. Después se aplican recubrimientos de yeso sin cemento.
Hacia una construcción descarbonizada
El proyecto se enmarca en una preocupación global: el cemento es responsable del 8% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Su uso masivo y su producción intensiva generan impactos ambientales que impulsan a arquitectos e ingenieros a buscar alternativas más ecológicas.
El objetivo del DBT es claro: acelerar la descarbonización del sector y reducir la dependencia del cemento en obras no estructurales, al menos en una primera etapa.
Airlements es considerado por sus creadores como “un hito importante” en la fabricación digital con materiales espumados para la construcción.
El equipo trabaja ahora en:
- Aumentar la capacidad de carga del material,
- Mejorar la precisión del sistema robotizado,
- Desarrollar una línea de producción específica en la fábrica de FenX en Turgi, Suiza,
- Analizar con mediciones infrarrojas dónde mejorar el aislamiento térmico.
Otros materiales que buscan reemplazar al cemento
Mientras tanto, otras instituciones también avanzan en la misma dirección. En la feria Hannover Messe Preview, investigadores del Instituto Fraunhofer WKI presentaron el proyecto Re Mat Built, que utiliza desechos agrícolas, residuos de obra y ceniza de cáscara de arroz para producir un hormigón reciclado más resistente, liviano y aislante.
La ceniza de cáscara de arroz, por su estructura química, actúa como sustituto del cemento. Combinada con madera vieja, escombros y fibras naturales, genera un material con buena capacidad estructural y notable eficiencia térmica.
Aunque estas tecnologías aún no están listas para un uso masivo, cada vez están más cerca de dominar el mercado. Como resume Patrick Bedarf, “las piezas se imprimen en la fábrica, se transportan y se colocan donde sea necesario”. Una frase simple que sintetiza un cambio profundo: construir más rápido, con menos material y con un impacto ambiental drásticamente menor.