Mesh Mould

Mesh Mould

Francis Pfenniger

La Universidad ETH de Zurich, Suiza, desarrolla una serie de investigaciones que examinan los cambios en los requerimientos de la producción arquitectónica resultado de la introducción de técnicas de fabricación digital. Según se lee en el sitio web del Centro de Investigaciones Gramazio Kohler de esa casa de estudios, el interés radica en combinar información y materiales y las implicaciones que ello tiene sobre el diseño arquitectónico, ampliando el impacto desde lo netamente constructivo a la lógica productiva en el proceso de diseño estableciendo una nueva y única  expresión arquitectónica y una nueva estética. En este ámbito, han desarrollado desde hace más de una década, una serie de investigaciones que han incursionado en los más diversos temas relacionados con los materiales, la forma de producirlos, aplicarlos y construirlos en un escenario de toma de conciencia creciente respecto del cambio climático, la necesaria eficiencia energética y sustentabilidad. Una de las más recientes investigaciones se relaciona con la fabricación in situ de una malla metálica de refuerzo que es, simultáneamente, moldaje de una construcción de hormigón armado.

La investigación parte del reconocimiento que toda obra de hormigón armado debe combinar y sustentar varias acciones constructivas sucesivas para dar forma final al elemento construido. Ellas son el refuerzo de acero (que como se sabe, aporta la capacidad resistente a tracción al elemento), los encofrados o moldajes (que contienen y dan la forma final al elemento) y, finalmente, el vaciado del concreto propiamente tal que, contenido por los encofrados, desarrolla su proceso de fraguado y aumento sostenido de la resistencia hasta el punto en que los moldes pueden ser retirados. La geometría de los elementos de hormigón armado depende, entonces, de las posibilidades formales y estructurales de los encofrados. En ellos se ha concentrado en las últimas décadas mucha ingeniería y mucha investigación. Se ha desarrollado una industria que ha hecho gala de ingenio y sentido comercial que ha permitido que los encofrados evolucionen desde la construcción de grandes obras de ingeniería de madera (desechable o poco aprovechable)  a sistemas industrializados de gran eficiencia y productividad. Estos sistemas, por su parte, han evolucionado, también, desde el concepto de la producción y construcción por cuenta de la obra hacia la venta y el arriendo de soluciones completas, a veces como un sistema y servicio que incluye el montaje y retiro de los elementos. Se han logrado grandes niveles de eficiencia y economía de recursos que hacen gala de una gestión que maximiza el aprovechamiento de los recursos disponibles. Hay una amplia gama de industrias internacionales y locales de sistemas de encofrados en los que la estructura y a veces las caras son de acero, aunque muchos otros sistemas son de materiales distintos como la madera, aluminio y hasta los polímeros. Aún así, hoy se reconoce que el costo (o la incidencia de los costos) de un sistema de encofrados se sitúa en aproximadamente el 30% del costo final de la obra de hormigón armado, lo que puede aumentar dependiendo de la complejidad geométrica del elemento a hormigonar y del sistema y materiales de los encofrados. Aunque depende de la realidad de cada país y región, entre los más económicos se sitúan los sistemas mixtos de estructuras de acero y caras de planchas de madera contrachapada.


http://www.ulmaconstruction.com.ar/es-ar/encofrados/encofrado-tabiques-columnas/encofrado-vigas-madera-enkoform-v-100
http://fundacionogss.cl

Partiendo de esta realidad, el Centro de Investigaciones Gramazio Kohler de la ETH viene desarrollando desde 2012 una serie de investigaciones que intentan fusionar las funciones de la malla de refuerzo de acero y la función del encofrado como una contribución a la reducción de costos, de tiempo especialmente en geometrías complejas.

Se trata del proyecto de Mesh Mould, un proyecto que le ha merecido al centro de investigaciones el premio de Suizo de Tecnología en 2016, el más importante en materia de innovación en el país helvético.

En efecto, Mesh Mould, intenta dar respuesta a la sucesión de las acciones constructivas fundiendo en un solo acto la malla de refuerzo y el molde. Mediante un proceso automatizado, la malla de refuerzo electrosoldada en base a barras de 6mm, es conformada y soldada en terreno, siguiendo el principio de la forma resistente inducida al elemento, en este caso un muro soportante. La densidad de la enfierradura lograda permite actuar como soporte al hormigón, evitando el trabajo complejo de los encofrados, a veces imposible.

En la primera fase de la investigación (2012-2014) se desarrolla un proceso de extrusión robótica en base a polímeros que permite examinar la relación entre la tipología de la malla y el comportamiento reológico (Fís. Estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de los fluidos) del concreto. Dada la insuficiencia estructural de los polímeros, la investigación subsiguiente se enfoca en traducir el sistema a un sistema constructivo de muros de carga.

En la actualidad la investigación está centrada en desarrollar un proceso completamente automatizado de doblado y soldado de mallas en base a barras de 6mm. Como lo comenta un artículo publicado por Worldsteel  en marzo de este año, la investigación suiza sugiere un cambio importante en la forma de construir futura, ya que Mesh Mould parecerá más una especie de escultura que servirá de esqueleto a muros de carga de casi cualquier geometría y forma. 


(c) Gramazio Kohler Research, ETH Zurich


(c) Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

Aunque aparece más bien relacionado a una arquitectura de elite, la verdad es que Mesh Mould simplifica dramáticamente el proceso de construcción en hormigón armado haciéndolo más sostenible y abriendo las posibilidades de una arquitectura de vanguardia a las construcciones de cada día. En efecto, gracias a que la malla diseñada y fabricada digitalmente apela a dos características propias del acero como son la resistencia y maleabilidad y es, simultáneamente, fina y densa, la mezcla de concreto especialmente formulada no escurre fuera de ella, haciendo innecesario el empleo de moldes temporales.


NCCR Digital Fabrication

(c) Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

Lo que esta innovación sugiere es que, una vez puesta en régimen y en obra, la forma de concebir y de construir podrá sufrir un cambio tan radical que posiblemente no estemos en condiciones de prever ni de imaginar. Nuevamente la colaboración y sinergia entre los atributos de materiales tan distintos pero tan complementarios como el acero y el hormigón asumidos en una mirada integradora y amplia, pueden ofrecer caminos de insospechadas consecuencias. Más allá de ello, sin embargo, merece destacar lo que se está haciendo en una de las universidades que lideran las investigaciones en materias de ingeniería, arquitectura y construcción a nivel mundial. No por estar tan distantes de nuestra propia realidad en materia de recursos y de investigación de frontera, ha de parecernos ajena o imposible. Siempre existe la posibilidad de que jóvenes talentos de nuestra región se formen y perfeccionen en centros de estudios tan avanzados como ETH Zurich u otros y retribuyan a sus países de origen y al mundo con nuevos conocimientos, desarrollos y desafíos.

Credits:

  • Gramazio Kohler Research, ETH Zurich
  • Research programme: NCCR Digital Fabrication
  • Collaborators: Norman Hack (project lead), Dr. Nitish Kumar, Kathrin Dörfler, Alexander Nikolas Walzer, Maximilian Seiferlein, Dr. Jaime Mata Falcon, Julio Alonso López, Dr. Tim Wangler, Manuel Lussi, Lukas Stadelmann, Lex Reiter, Hannes Heller, Michael Lyrenmann, Heinz Richner, Philippe Fleischmann, Andreas Reusser
  • Selected experts: Agile & Dexterous Robotics Lab (Prof. Dr. Jonas Buchli), Institute of Robotics and Intelligent Systems, ETH Zurich
  • Physical Chemistry of Building Materials group (Prof. Dr. Robert J. Flatt),
  • Institute for Building Materials, ETH Zurich
  • Concrete Structures and Bridge Design (Prof. Dr. Walter Kaufmann)
  • Institute for Structural Engineering, ETH Zurich
  • Industry partner: Sika Technology AG, NOE Formwork, Schlatter Industries AG

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