Pabellón de cerámica impresa en 3D

Redacción
Lunes, 24 Abril 2017
Pabellón de cerámica impresa en 3D

Investigadores y alumnos del departamento de Procesos y Sistemas de Materiales (MaP+S) de la Escuela de Diseño de la Universidad de Harvard (Estados Unidos), apoyados por el Instituto de Tecnología Cerámica de Castellón (España), han creado un pabellón mediante impresión 3D como demostración de las posibilidades de la fabricación aditiva de componentes de construcción de cerámica a escala industrial. El proyecto, denominado Ceramic Morphologies, ha sido patrocinado por ASCER Azulejos de España y Cevisama.

El objetivo de esta instalación consiste en destacar el potencial que la tecnología de la impresión 3D tiene para la cerámica, y probar la adaptación que los principios del calor termodinámico le confieren a la geometría de la impresión 3D.

La forma y el diseño (un pabellón piramidal) son producto de una investigación sobre el comportamiento térmico de espacios ventilados de forma natural, resultante de la colaboración de MaP+S con Salman Craig y Matan Mayer del Harvard Center for Green Buildings and Cities. Mientras que la superficie exterior del pabellón es lisa y uniforme, la interior está muy contorneada y tiene una textura 3D.

Además de crear una relación única entre el espacio interior y exterior, la geometría de esta superficie ondulada está relacionada con la investigación sobre dimensiones óptimas para la transferencia de calor termodinámico. Toda la teoría térmica está incluida en la lógica del proyecto, tanto en la geometría de la superficie interior del pabellón y en la configuración de su forma en general.

Su forma piramidal facilita que el aire se mueva ascendentemente, y la geometría interior afecta al intercambio térmico entre el aire del ambiente y la superficie interior. La textura contorneada y sinuosa de la superficie interior está diseñada para optimizar la proporción del área de la superficie respecto a la masa térmica, y así maximizar el potencial para la refrigeración a través de sistemas de ventilación natural y efectos de flotabilidad.

El equipo del proyecto ha creado modelos matemáticos para predecir el comportamiento térmico del sistema. El proyecto utiliza un sistema de extrusión de arcilla personalizado y una armadura de 3 ejes para producir cada una de las 552 piezas únicas del pabellón piramidal. Cada pieza tiene una medida que depende de su posición dentro de la estructura, así como de las limitaciones técnicas de la base de impresión y de la longitud máxima del espacio de trabajo.

Para alcanzar dicho objetivo, el equipo desarrolló un nuevo enfoque computacional para generar la geometría de la superficie del pabellón, subdividiendo la forma global (pirámide) en piezas individuales y adaptarlos a una estructura metálica.

La geometría de la base del espacio de trabajo y el código de la máquina de impresión también se generan directamente desde el modelo paramétrico. El proceso de trabajo digital permitió al equipo de investigación acortar los procesos de secado y cocción, reduciendo consecuentemente el tiempo de impresión total de cada pieza, así como la cantidad de material utilizado, mejorando la estabilidad de cada pieza.

Con 3 metros de alto y 3,2x3,6 metros de ancho, el prototipo consta de 552 elementos únicos que van desde 260 a 545 milímetros de longitud, y de 70 a 150 milímetros de altura. Se muestran en la instalación 184 elementos que representan 1/3 de la estructura total. Los huecos entre las piezas permiten maniobras en la producción del prototipo.

Los elementos se pueden unir con mortero para instalaciones permanentes o, como se optó en la instalación temporal de Cevisama 2017, apilados en seco y asegurados a un bastidor de soporte. En total, los 184 elementos que se muestran en la instalación actual requirieron 358 horas de impresión cerámica y 19.84 km de arcilla extruida.

Etiquetado como: Cerámica, Castellón
País: España