Un reciente estudio realizado por investigadores del MIT sugiere que el uso de bloques de construcción ensamblados robóticamente podría representar un método más sostenible para la edificación de estructuras a gran escala, en comparación con técnicas de construcción tradicionales. Este enfoque se centra en el uso de "voxels", unidades modulares en 3D que permiten la creación de estructuras complejas y duraderas.
El equipo llevó a cabo un análisis de viabilidad para evaluar la eficiencia en la construcción de un edificio simple utilizando estos voxels. Tras examinar el rendimiento de múltiples diseños, los investigadores desarrollaron tres nuevas configuraciones destinadas a optimizar el proceso constructivo. Además, crearon un ensamblador robótico y una interfaz amigable que facilita la generación de planos basados en voxels, así como la transmisión de instrucciones a los robots.
Reduciendo la huella de carbono
Los resultados del estudio indican que este sistema basado en el ensamblaje robótico podría reducir las emisiones de carbono incorporadas —es decir, todo el carbono emitido durante el ciclo de vida de los materiales— hasta en un 82%, en comparación con métodos populares como la impresión 3D en concreto, módulos prefabricados y estructuras metálicas. Además, esta técnica se muestra competitiva tanto en costos como en tiempos de construcción. No obstante, es importante destacar que la elección de materiales para fabricar los voxels influye significativamente en su huella de carbono y costo.
Aunque aspectos como escalabilidad, durabilidad y resistencia al fuego aún requieren exploración antes de que este sistema pueda ser implementado a gran escala, los investigadores subrayan que estos resultados iniciales destacan el potencial del enfoque para facilitar una construcción automatizada y eficiente in situ.
Innovaciones en diseño y ensamblaje
Durante los últimos años, el Centro para Bits y Átomos ha estado trabajando en el desarrollo de voxels, bloques estructurales con forma de red que pueden ensamblarse para crear objetos con alta resistencia y rigidez, tales como alas de avión o estructuras espaciales. Según Neil Gershenfeld, director del CBA y autor principal del estudio: “Estamos aplicando principios aeroespaciales a la construcción. ¿Por qué no hacer edificios tan eficaces como los aviones?”
Para investigar la viabilidad del ensamblaje basado en voxels para edificios, el equipo evaluó inicialmente ocho diseños existentes. A partir de estas evaluaciones, diseñaron tres nuevos voxels con geometrías optimizadas que facilitan su ensamblaje robótico. Esta nueva configuración permite que las estructuras se alineen mecánicamente sin necesidad de muchos conectores, acelerando así el proceso constructivo.
Además, desarrollaron un sistema robótico inspirado en insectos que puede desplazarse sobre las estructuras voxelizadas mediante anclajes y extensiones. Estos robots denominados MILAbots, utilizan garras para colocar los bloques y asegurar las conexiones entre ellos.
Beneficios ambientales significativos
A pesar del desempeño inferior observado en muchos voxels fabricados con plásticos respecto a métodos convencionales, los diseñados con acero y madera ofrecen importantes beneficios ambientales. Por ejemplo, utilizar voxels de acero generaría solo un 36% del carbono incorporado requerido por la impresión 3D en concreto y un 52% comparado con el concreto prefabricado. Los voxels hechos de madera presentan aún mejores resultados al requerir solo entre un 17% y un 24%% del carbono incorporado necesario.
A medida que avanza este proyecto hacia pruebas más amplias —incluyendo una planificación para una ciudad sostenible en Bután— se espera seguir investigando áreas clave como la estabilidad bajo cargas laterales y mejorar tanto las herramientas de diseño como las capacidades operativas de los MILAbots.
Nuestra investigación apoya la idea de que este tipo de ensamblaje robótico distribuido podría ser una vía práctica para incorporar fabricación digital a la construcción convencional”, concluye Miana Smith, estudiante graduada del MIT.
La noticia en cifras
| Concepto |
Cifra |
| Reducción de carbono con el sistema de ensamblaje voxel |
Hasta 82% |
| Embodied carbon de voxels de acero comparado con impresión 3D de concreto |
36% |
| Embodied carbon de voxels de madera comparado con concreto precast |
24% |
| Tiempo promedio de ensamblaje en sitio para voxels de acero y madera |
99 horas |
| Tiempo promedio de construcción con métodos existentes |
155 horas |
Preguntas sobre la noticia
¿Qué son los "voxels" y cómo se utilizan en la construcción?
Los "voxels" son subunidades modulares en 3D que se ensamblan para formar estructuras complejas y duraderas. En este estudio, se evaluó su eficiencia en la construcción de edificios mediante un sistema de ensamblaje robótico.
¿Cuáles son los beneficios ambientales del sistema de ensamblaje robótico basado en voxels?
Este sistema podría reducir el carbono incorporado hasta en un 82% en comparación con métodos tradicionales como la impresión 3D de concreto, lo que lo convierte en una opción más sostenible para la construcción.
¿Cómo se compara el tiempo de construcción con este nuevo método respecto a técnicas existentes?
El tiempo promedio de ensamblaje in situ utilizando los enfoques de voxels de acero y madera es de aproximadamente 99 horas, en comparación con las 155 horas requeridas por métodos de construcción convencionales.
¿Qué desafíos quedan por resolver antes de implementar ampliamente esta tecnología?
Aún se deben explorar aspectos como la escalabilidad, durabilidad, robustez a largo plazo y resistencia al fuego del sistema antes de su implementación generalizada.
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