Como método de fabricación aditiva, la impresión 3D se ha caracterizado por la construcción de objetos mediante la deposición horizontal de material, capa por capa. A pesar de su utilidad, este enfoque todavía restringe la fabricación de elementos y limita la forma de los primeros prototipos al rango que permite la adición de material en una sola dirección, dificultando la creación de formas complejas con curvas suaves.
Sin embargo, el equipo de la Cátedra de Tecnologías de Construcción Digital en la ETH Zurich—integrando el diseño computacional, la fabricación digital y los nuevos materiales—ha estado explorando un innovador sistema robótico de fabricación aditiva no planar. Este método facilita la impresión de estructuras delgadas con doble curvatura, ampliando significativamente las posibilidades de su aplicación en la arquitectura a mayor escala.
Para probar el éxito de la impresión 3D robótica no planar, el equipo ha creado 'Fluid Forms', una increíble estructura de 2 metros de alto y 140 cm de ancho, compuesta de plástico PETG translúcido mezclado con tonos azules y plateados. Durante el proceso de fabricación de casi tres semanas, el brazo robótico siguió ágilmente trayectorias no planares de impresión en un diseño inspirado en la superficie mínima de Costa. Esta familia de formas minimiza el área de un límite determinado, lo que da como resultado una geometría con propiedades estructurales notables. Luego, el prototipo se completó a través de trayectorias de impresión alineadas con sus principales direcciones de curvatura.
¿Cuáles son las ventajas de esta tecnología? Además de reducir la necesidad de sacrificio de soporte y aumentar la economía de materiales, la impresión 3D no planar mejora la precisión y la calidad de las superficies en áreas de alta curvatura.
Como explica el equipo, "la orientación de la ruta de impresión se controla mediante un método de optimización de campo vectorial que se ha ajustado para las necesidades y limitaciones específicas de la impresión 3D no planar. Para aumentar la rigidez de la estructura, se introducen ondulaciones que son ortogonales a la dirección de impresión". La estructura, de 40 piezas y 120 kilogramos, ha sido ensamblada mediante un método en seco, utilizando tornillos para facilitar su desmontaje y la reutilización de sus piezas una vez finalizada la vida útil del proyecto.
Estos avances no sólo maximizan la agilidad de la fabricación robótica para lograr una mayor productividad y eficiencia, sino que también revelan de forma más explícita la lógica de la geometría que soporta el elemento final, descubriendo una capa oculta de información. "La forma entrega vistas sorprendentes al caminar a su alrededor, a veces funcionando como un límite opaco y otras veces como una cortina transparente. Así, ofrece una perspectiva de una arquitectura que desdibuja los límites entre el interior y el exterior y que está llena de colores y sorpresas", agregan.
Encuentra más información sobre morfologías en capas no planares aquí.
Cátedra: Digital Building Technologies, ETH Zurich
Diseño y fabricación: Ioanna Mitropoulou
Asesores: Profesor Benjamin Dillenburger, Profesora Olga Diamanti, Profesor Amir Vaxman
Soporte técnico: Tobias Hartmann, Philippe Fleischmann, Matthias Leschok
Documentación: Dominik Vogel, Andrei Jipa
