Perfil de una pionera de la impresión 3D en la construcción: Megan Kreiger, del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE.UU.

El mundo de la impresión 3D para la construcción es todavía tan nuevo que probablemente se puedan contar con dos manos los verdaderos expertos. Entre ellos se encuentra Megan Kreiger, Directora de Cartera de Construcción Aditiva (AC) y experta en AC del Departamento de Defensa en el Centro de Investigación y Desarrollo de Ingenieros (ERDC) del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos. Para convertirse en pionera de un sector tan novedoso, Kreiger, como el resto de esos expertos, puede haberse encontrado en el lugar y el momento adecuados.

Fuente. 3DPrint.com

Como estudiante de posgrado en la Universidad Tecnológica de Michigan, Kreiger trabajó con la leyenda del código abierto, el Dr. Joshua Pearce, donde se centró en la fabricación distribuida y el reciclaje. Durante ese tiempo, no solo se sumergió en el mundo de las impresoras 3D RepRap de código abierto, sino que también colaboró con el departamento de Ingeniería Civil de la universidad, bajo la dirección de la Dra. Tess Ahlborn, consolidando la literatura sobre el hormigón de ultra alto rendimiento y similares, de tal manera que, cuando encontró un puesto en el Laboratorio de Investigación de Ingeniería de la Construcción (CERL) del ERDC en 2015, inmediatamente se involucró en AC.

“En el ERDC-CERL, llevábamos a cabo el ‘Proyecto de Construcción Automatizada de Estructuras Expedicionarias’, que en realidad estaba pensado para producir una sola estructura y ver cuáles eran las capacidades del campo. Teníamos una asociación con el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA y el Centro Espacial Kennedy de la NASA, y yo empecé en el equipo técnico”. relató Kreiger. “Empecé con la idea de coger una RepRap y convertirla en algo que fuera a escala de construcción y que fuera fácil de mantener para el campo”.

Con el tiempo, ERDC-CERL estableció equipos individuales dedicados al desarrollo de impresoras, estructuras, materiales, energía y otras piezas del rompecabezas del CA. El resultado fue el primer edificio de hormigón impreso a escala real de América:

“Básicamente, sentíamos que el proyecto no avanzaba lo bastante rápido. Así que, básicamente, construimos nuestra primera impresora más grande en unos dos meses. Ese mismo año construimos una impresora a escala real capaz de construir una estructura de 4,5 por 4,5 metros y de 2,5 metros de altura. Hicimos grandes progresos en un año de desarrollo de la impresora. Todo ello en paralelo, mientras la NASA también desarrollaba una impresora”.

Impresoras 3D desplegables para la construcción

Desde entonces, el ERDC-CERL ha completado numerosos proyectos de CA (algunos de los cuales 3DPrint.com ha tenido la oportunidad de presenciar en directo) en todos los servicios conjuntos con más de 12 socios académicos, así como con el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, el Laboratorio de Investigación Naval, personal militar, múltiples empresas del sector privado y otras organizaciones gubernamentales. El laboratorio cuenta con un programa completo y de amplio alcance que abarca desde la investigación básica de sistemas de impresión, pasando por el desarrollo y la caracterización de materiales, hasta la revisión de estructuras ocupables potencialmente permanentes impresas por contratistas.

Dado que el Cuerpo de Ingenieros del Ejército no se dedica simplemente a fabricar y vender impresoras 3D, el grupo se centra en desarrollar tecnologías de CA para aplicaciones estratégicas. En concreto, la CA es ideal para proyectos de construcción rápidos en lugares fuera del territorio continental de Estados Unidos, incluidos Hawai y territorios como Guam, donde la logística supone un reto importante. A su vez, una diferencia clave entre el trabajo que Kreiger y el equipo del ERDC están llevando a cabo y el de los fabricantes comerciales ha sido la atención prestada a la capacidad de despliegue de las máquinas.

Por ejemplo, las impresoras que ha creado el equipo del ERDC-CERL no suelen incluir raíles de precisión difíciles de limpiar y mantener. En su lugar, se basan en diseños de cadena y rueda dentada o cerchas. Otro factor diferenciador es el hecho de que la mayoría de los sistemas comerciales cuentan con un gran elemento horizontal para el eje Z. Aunque esto añade estabilidad y calidad de impresión en general, el eje Z no es un elemento horizontal. Aunque esto añade estabilidad y calidad general de impresión, limita las posibilidades de construcción in situ. En cambio, CERL eliminó el elemento horizontal, lo que a su vez permite imprimir entre otros objetos y sin colisiones.

“Si eres un militar destinado a miles de kilómetros de casa y se rompe una pieza de tu impresora, imagina que cada vez que haces un pedido pueden pasar seis meses hasta que recibas esa pieza. ¿Su impresora está esencialmente fuera de servicio durante medio año, convirtiéndose más en una carga que en una herramienta?”. afirma Kreiger. “El objetivo, por tanto, es utilizar piezas disponibles en todo el mundo o quizá compatibles con otros equipos y piezas militares”.

Además, los sistemas deben ser ligeros y compactos, ya que suelen caber en un contenedor de transporte de 6 metros de largo. Como no es fácil disponer de grúas en los lugares en los que se van a instalar estas impresoras, también tienen que poder desembalarse a mano o con pequeñas carretillas elevadoras.

“Estamos muy centrados en las aplicaciones expedicionarias”, afirma Kreiger. “Eso significa poder llevar una impresora al terreno, donde no hay mucha logística de apoyo. Todos nuestros sistemas de impresión están diseñados para poder trasladarse fácilmente, instalarse en el lugar de trabajo en menos de una hora y empezar a imprimir con una gran variedad de materiales.”

La posibilidad de utilizar materiales locales se ha convertido en un factor clave para las máquinas desplegables. En el caso de Guam, su equipo pudo desarrollar en pocos días una mezcla con una nueva combinación de aditivos y áridos utilizando materiales de la isla.

Dado que el segmento de la construcción es tan nuevo, aún queda mucho por hacer, no sólo tecnológicamente, sino en términos de calidad y normas en todo el sector. En un artículo posterior de esta serie de entrevistas, Kreiger nos explicará en qué punto se encuentra la impresión 3D para la construcción en estas áreas cruciales y el papel que ha desempeñado en su avance.