CDT El hormigón es un material popular para la impresión 3D y cada vez más adoptada por el sector de la construcción. Es un material compuesto de áridos, normalmente materiales geológicos como grava, arena y roca triturada, que se unen con cemento fluido y se endurecen con el tiempo.
Fuente: 3D Natives
En los últimos años, cada vez es más fácil utilizarlo para la fabricación aditiva. Las impresoras 3D de hormigón estándar son como las impresoras FDM, que funcionan por extrusión de material. Sin embargo, el hormigón tiene una enorme huella de carbono. Según Statista, la fabricación de cemento (que forma parte del hormigón) produjo 1.600 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono solo en 2022. Por lo tanto, es una gran noticia que la investigación haya desarrollado hormigón para impresión 3D con bajas emisiones de carbono.
El material de hormigón para impresión 3D que han desarrollado investigadores de la Universidad de Virginia tiene muchas características prometedoras. Es resistente, duradero y emite muchas menos emisiones de carbono que las mezclas de hormigón imprimibles tradicionales. ¿Cómo lo han conseguido? Los investigadores crearon una mezcla única de grafeno, piedra caliza y cemento de arcilla calcinada (LC2).
El grafeno, un alótropo del carbono, es conocido por su resistencia y ligereza. Osman Ozbulut, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental de la UVA, explicó: «La adición de grafeno al cemento LC2 ofrece una oportunidad única para reducir las emisiones de carbono manteniendo la resistencia y flexibilidad necesarias para la construcción impresa en 3D».
Su estudio, titulado «Rheological, Mechanical, and Environmental Performance of Printable Graphene-Enhanced Cementitious Composites with Limestone and Calcined Clay» (Comportamiento reológico, mecánico y medioambiental de los compuestos cementosos imprimibles mejorados con grafeno con piedra caliza y arcilla calcinada), profundizó en las características del novedoso material. Dirigido por Tuğba Baytak, investigador visitante, y Tawfeeq Gdeh, de la UVA, el equipo examinó las propiedades de fluidez del material, sus prestaciones mecánicas y su impacto medioambiental.
Comprender las bajas emisiones de carbono del hormigón
El equipo realizó una evaluación del ciclo de vida (ECV) para conocer el impacto ambiental del material. El ACV determina el consumo de energía necesario para crear un producto, de principio a fin. Zhangfan Jiang, investigador postdoctoral del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental, lo realizó en colaboración con Lisa Colosi Peterson, profesora de Ingeniería Medioambiental de la Universidad de Virginia. Sorprendentemente, ambos descubrieron que el hormigón LC2 mejorado con grafeno podía reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en aproximadamente un 31% en comparación con las mezclas de hormigón imprimibles tradicionales.
«Poder ver la huella medioambiental completa de este nuevo hormigón era importante», dijo Jiang. «No solo presenta un mejor rendimiento mecánico, sino que también tiene un menor impacto ambiental, lo que hace que la tecnología de construcción con hormigón 3D sea más sostenible en comparación con los métodos tradicionales de impresión 3D con mayores emisiones de carbono».
También colaboraron en este proyecto investigadores del Consejo de Investigación del Transporte de Virginia (VTRC), lo que permitió al equipo de la UVA comprender las posibles aplicaciones del material en la industria del transporte. Ozbulut explicó: «La colaboración del VTRC fue esencial para descubrir las propiedades fundamentales de este nuevo hormigón.»
También cabe destacar que Tugba Baytak, investigador doctoral de la Universidad Técnica de Estambul, formó parte del equipo de investigación. Parte de la financiación procedió del Consejo de Investigación Científica y Tecnológica de Turquía (TUBITAK) junto con fondos del Programa 3 Cavaliers de la Universidad de Virginia. Su investigación se publicó en la revista Journal of Building Engineering, 2024. Para más información, lea el artículo de la UVA aquí.
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