Manufactura aditiva de materiales basados en suelos: estado actual y perspectivas futuras de esta tecnología de construcción amigable con el ambiente

• Conde-Caicedo , Nathalia ^[1] ; Villaquirán-Caicedo , Mónica A. ^[1] ; Mejía de Gutiérrez , Ruby ^[1]
  1. [1] Universidad del Valle
• Localización: Revista UIS Ingenierías, ISSN-e 2145-8456, ISSN 1657-4583, Vol. 23, Nº. 2, 2024 (Ejemplar dedicado a: Revista UIS Ingenierías), págs. 91-110
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Additive manufacturing of soil-based materials: state-of-the-art and future perspectives of this environmentally friendly construction technology
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• Resumen
  • español

    En los últimos años, se ha generado gran interés en la construcción sostenible, lo que ha llevado a un mayor interés en la impresión 3D o manufactura aditiva. Sin embargo, el uso de esta técnica con materiales convencionales no es suficiente para disminuir el gran impacto ambiental que genera el sector de la construcción. Aunque la mayoría de las investigaciones y avances están centralizadas en la impresión 3D de concreto Portland, esta revisión se ha trabajado orientada hacia la impresión 3D de materiales de construcción basados en suelos y arcillas, los con los cuales se puede proporcionar un enfoque asequible (ya que es un material localmente disponible en muchas regiones del planeta), sostenible ambientalmente, y con bajo costo, lo cual es altamente beneficioso para la construcción de viviendas. Este documento se ha orientado hacia la búsqueda de literatura científica y prototipos que se han elaborado utilizando materiales ancestrales, como son suelos-arcillas-arena-fibras como paja y agua, para elaboración de piezas constructivas tipo muros o adobes impresos en 3D. El objetivo de este documento es cerrar la brecha sobre la utilización de mezclas basadas en suelos, que, aunque parezcan totalmente estudiadas por varios siglos, a la fecha su aplicación en impresión 3D es reducida. Reajustes en propiedades de las mezclas de suelos como la fluidez para el bombeo o extrusión, edificabilidad y buen tiempo de trabajo, son variables que se reportan en este documento. Además, en esta revisión se describen las mezclas que han sido desarrolladas para impresión 3D a partir de suelos y arcillas, y las principales características que se han encontrado. Finalmente, se presentan los desafíos que aún persisten para que las mezclas puedan aplicarse a una escala industrial masiva.

  • English

    In recent years, there has been great interest in sustainable construction, which has led to an increased interest in 3D printing or additive manufacturing. However, the use of this technique with conventional materials is not enough to reduce the large environmental impact generated by the construction sector. Although most of the research and advances are focused on the 3D printing of Portland concrete, this review has been oriented towards the 3D printing of building materials based on soils and clays, which can provide an affordable (as it is a locally available material in many regions of the planet), environmentally sustainable, and low-cost approach, which is highly beneficial for housing construction. This paper has been oriented towards the search of scientific literature and prototypes that have been elaborated using ancestral materials, such as soil-clay-sand-sand-fibers like straw and water, for the elaboration of constructive pieces such as 3D printed walls or adobes. The objective of this paper is to close the gap on the use of mixtures based on soils, which, although they seem to have been fully studied for several centuries, to date their application in 3D printing is reduced. Readjustments in properties of soil mixtures such as fluidity for pumping or extrusion, buildability and good working time are variables that are reported in this paper. In addition, this review describes the mixtures that have been developed for 3D printing from soils and clays, and the main characteristics that have been found. Finally, the challenges that still remain for the blends to be applied on a massive industrial scale are presented.