¿Qué está frenando la construcción impresa en 3D?

Recientemente,  surgió la idea de usar principios de impresión 3D para construir casas, de forma similar a cómo se imprimen en 3D piezas mecánicas con plástico o metal. En lugar de métodos laboriosos como la albañilería, una máquina de impresión 3D automatizada puede ensamblar paredes de hormigón rápidamente.

Fuente: Cornell University

Esto a menudo se ha presentado como el futuro de la vivienda y la construcción. Pero en la práctica, los edificios impresos en 3D siguen siendo una curiosidad y están lejos de convertirse en una práctica estándar emergente en la construcción.

Un nuevo estudio realizado por investigadores del British College of Applied Studies (Sri Lanka), el Indian Institute of Science, la University of Southern Queensland (Australia) y la Northumbria University (Reino Unido) identificó el obstáculo restante para una adopción más amplia de esta tecnología.

Descubrieron que los concretos avanzados diseñados específicamente para la impresión 3D son importantes, y que la fragmentación regulatoria es el mayor impedimento para un despliegue comercial a gran escala.

Publicaron sus hallazgos en Next Materials¹, bajo el título “Impresión 3D en la construcción: una revisión exhaustiva de materiales, métodos, aplicaciones y criterios de desempeño SAFE”.

Construcción 3D: de prototipo a escala comercial

Hasta ahora, la mayoría de las revisiones sobre el uso de la fabricación aditiva (“impresión 3D”) en la construcción se centraron en los materiales o las propiedades mecánicas. Pero esto pasa por alto las características más amplias de habitabilidad y seguridad que rigen la aprobación regulatoria y la aceptación por parte de los ocupantes.

Por lo tanto, una mejor evaluación es utilizar el marco de criterios de desempeño SAFE:

• (S) Indicadores de desempeño estructural.
• (A) Acústica.
• (F) Resistencia al fuego.
• (E) Eficiencia energética.

“Esta perspectiva multirriesgo se alinea con la dirección de las normas emergentes ISO, EN y ASTM para tecnologías de construcción novedosas”

Fuente: Next Materials

Para ello, los investigadores recopilaron literatura científica que cubre la tecnología de impresión 3D en la construcción y la cruzaron en búsquedas secundarias con cada calificador de desempeño SAFE.

Este es un cuerpo de investigación que crece rápidamente, con cada año viendo más estudios realizados en este campo.

Fuente: Next Materials

Además de la investigación académica, los proyectos de impresión 3D a escala de construcción se están multiplicando, aunque todavía en números pequeños de pruebas piloto. Los países líderes son USA y China (más de 30 proyectos), seguidos por países europeos (Francia, Alemania, Países Bajos), los Emiratos Árabes Unidos, Japón y Australia.

Fuente: Next Materials

Las diversas tecnologías de impresión 3D con hormigón

Aunque a menudo se discute como un conjunto uniforme de tecnología, la impresión 3D para la construcción es en realidad una variedad diversa de tecnologías, cada una usando diferentes métodos de extrusión y materiales.

Los más comunes son sistemas basados en extrusión, que dominan la fabricación aditiva a escala de construcción. Una mezcla cementosa bombeable se extruye a través de una boquilla montada en un marco fijo (“pórtico cartesiano”) o en un brazo robótico de varios ejes. El contorno de fabricación agrega acabado superficial mediante una aleta de paleta montada junto a la boquilla.

Fuente: Next Materials

Otro método es sistemas basados en lecho de polvo, similar al lecho de polvo para la impresión 3D de metal. Esto permite la construcción sin estructuras de soporte dedicadas, con polvo suelto proporcionando el soporte necesario.

Fuente: Next Materials

A continuación está impresión 3D de concreto por inyección, en la cual un material cementoso fluido se inyecta en un medio de soporte a medida (un material fluido o similar a un gel), en lugar de depositarse capa por capa en el aire. Esto permite el uso de mezclas altamente fluidas con mejor bombeabilidad y requisitos de presión de extrusión reducidos.

Por último, existen métodos híbridos de construcción 3D, por ejemplo, usando robots adicionales de inserción de armaduras o impresión multimaterial.

Fuente: Next Materials

Cada una de estas tecnologías es prometedora, pero solo unas pocas están realmente listas para un despliegue a gran escala. En general, los sistemas basados en cemento están mucho más preparados, ya que pueden aprovechar la cadena de suministro y la experiencia existentes en la industria de la construcción.

Fuente: Next Materials

En comparación, otros materiales como geopolímeros, compuestos de arcilla o compuestos de cáñamo y cal son prometedores en cuanto a perfil ecológico o secado rápido, pero aún se encuentran solo en fases experimentales. Estos materiales también pueden estar muy lejos de ser ideales en el marco SAFE, lo que requiere tratamientos adicionales.

“Una limitación clave en cuanto al desempeño frente al fuego es la combustibilidad y la alta tasa de liberación de calor de la mayoría de los termoplásticos, lo que requiere recubrimientos retardantes de llama o polímeros inherentemente resistentes al fuego como el PEEK”

Evaluación SAFE de construcciones 3D

Rendimientos estructurales

El rendimiento estructural de las edificaciones construidas en 3D revela que, a diferencia de los métodos tradicionales, existe un desempeño muy distinto según el tipo de esfuerzo estructural.

“A diferencia del hormigón fundido, el hormigón impreso en 3D (3DPC) muestra una anisotropía inherente derivada de la deposición estratificada, manifestándose como propiedades mecánicas dependientes de la dirección y planos intercapas de debilidad”

Fuente: Next Materials

Esto impone un límite rígido a la velocidad y altura máxima de la construcción. Por ello, parece que el refuerzo combinado de barras de acero y nanomateriales representa el enfoque más eficaz para lograr ductilidad y resistencia a la tracción conforme a los códigos en los elementos impresos.

Otro criterio del rendimiento estructural es la durabilidad, pues se espera que los edificios de hormigón perduren sin debilitamiento significativo durante décadas. La impresión 3D corre el riesgo de introducir vacíos de aire y porosidad mucho más que la construcción tradicional de hormigón.

“Las interfaces intercapas tienden a presentar mayor contenido de vacíos y mayor permeabilidad a los gases en comparación con las zonas macizas, lo que genera preocupaciones respecto a la corrosión inducida por carbonatación, la penetración de cloruros y la susceptibilidad al congelamiento‑descongelamiento”

Se pueden emplear varios métodos para abordar este problema:

• Diseño de mezcla densa, reduciendo la porosidad.
• Selladores superficiales en condiciones de exposición agresiva.
• Materiales cementicios suplementarios (por ejemplo, humo de sílice o metacaolín) para reducir la conectividad de los poros.

Rendimiento acústico

Un criterio importante para los futuros usuarios del edificio, la transmisión del sonido es relevante en normas como EN ISO 16283. Pero se identificaron menos de 20 publicaciones dedicadas en la búsqueda sistemática de literatura que aborden esta cuestión, lo que ilustra una desconexión relativa entre el desarrollo de los métodos de construcción 3D y los códigos de construcción de la vida real.

Parece que el hormigón de cáñamo‑cal o los morteros de cemento Portland ordinario (OPC) más delgados rinden significativamente peor que los métodos tradicionales.

Fuente: Next Materials

Algunas de las opciones propuestas para resolver el problema incluyen paneles acústicos de origen biológico como capas de relleno impresas, la impresión de cavidades resonantes periódicas inspiradas en metamateriales acústicos, o geometrías de celdas tetrakaidecaédricas y canales laberínticos, aunque todas podrían aumentar la complejidad de la tarea de impresión.

Resistencia al fuego

Este criterio podría ser un golpe mortal para la impresión 3D basada en polímeros. No solo son inherentemente más inflamables, sino que la toxicidad del humo también se comprende pobremente.

“El PLA impreso en 3D sin modificar muestra ignición rápida y liberación sostenida de calor bajo flujo radiante, muy por encima de los umbrales permitidos para aplicaciones estructurales sin formulación retardante, recubrimientos intumescentes o alternativas rellenas de cerámica”

Sin embargo, con la excepción de los componentes impresos en 3D basados en polímeros, otros métodos de impresión 3D rinden notablemente bien en resistencia al fuego, incluso en comparación con el hormigón de ultra‑alto rendimiento (UHPC).

Fuente: Next Materials

El único problema real puede estar en los elementos impresos con sección hueca, que pueden aumentar la vulnerabilidad al fuego. Rellenar las secciones huecas con hormigón aislante ligero, lana mineral o espuma intumescente puede restaurar la resistencia al fuego a una clasificación aceptable.

Eficiencia energética

La literatura existente muestra que los edificios impresos en 3D superan al UHPC en cuanto a aislamiento térmico, e incluso superan sustancialmente los valores requeridos para ensamblajes de paredes energéticamente eficientes bajo EN 12524 para algunos materiales como la mezcla de cáñamo‑cal, que incluso cumplen con los requisitos térmicos típicos de la normativa nacional de construcción.

Fuente: Next Materials

Con reducciones en el uso de material de entre 35 % y 60 % para los elementos estructurales impresos en 3D respecto a la construcción convencional in situ, el método también es más eficiente en material y energía durante la construcción.

No obstante, el proceso de impresión introduce demandas energéticas adicionales provenientes de sistemas de compresores, accionamientos robóticos y equipos de calefacción, reduciendo los beneficios netos del ciclo de vida en un 10 %‑25 % según la combinación energética y la velocidad de impresión.

Además, la impresión optimizada de hormigón 3D con agregado reciclado reduce las emisiones de carbono del ciclo de vida hasta en un 53,1 % en comparación con la construcción convencional con encofrado.

El futuro de la construcción 3D

Hasta ahora, la vivienda residencial, especialmente las casas unifamiliares, es la que mejor se adapta al nivel actual de madurez tecnológica de la construcción 3D con hormigón o materiales adyacentes. También están relativamente cercanas las obras de infraestructura y las aplicaciones de ayuda en desastres.

El mayor obstáculo para desplegar la impresión 3D a gran escala en la construcción es la falta de normas, códigos y marcos regulatorios armonizados. Dado que la técnica abarca una amplia variedad de subtecnologías y materiales, resulta difícil evaluar de antemano su desempeño futuro en términos de confort, seguridad e integridad estructural.

Por eso, los autores del estudio consideran que es urgente contar con un programa coordinado y multilateral de normas que aborde los cuatro dominios SAFE.

Esta necesidad es especialmente aguda en lo que respecta al rendimiento acústico, ya que el tema apenas ha sido estudiado.

Además de una mejor determinación de las normas de construcción, la industria también debería avanzar en algunas otras direcciones:

• Impresión multimatérico, que ofrece la vía más prometedora para satisfacer simultáneamente los cuatro criterios SAFE dentro de un único ensamblaje de pared. Pero el control del proceso de extrusión multimatérica sigue siendo inmaduro y requerirá más R&D.
• Integración de economía circular a nivel de diseño de la mezcla, que avanza rápidamente, para usar sustitución 100 % de subproductos industriales.
• Predicción de la eficiencia energética en la fase de diseño del edificio, lo que podría constituir un argumento comercial sólido.

Invertir en la construcción impresa en 3D

CEMEX

CEMEX es una empresa multinacional mexicana de materiales de construcción con una fuerte presencia en todas las Américas. Fundada en 1906, se ha convertido en una de las mayores compañías de materiales de construcción del mundo, fabricando y distribuyendo cemento, hormigón premezclado, agregados y soluciones de urbanización, participando notablemente en la construcción de Torres Rise, el rascacielos más alto de América Latina con 484 metros (1 588 pies).

Fuente: CEMEX

El negocio principal de CEMEX es la producción de cemento y hormigón premezclado, con EE. UU. y México como sus mercados clave. La región EMEA (Europa, Oriente Medio, África) también es importante, mientras que el resto de América Latina y las islas del Caribe lo son menos.

Fuente: CEMEX

A partir de su fortaleza en el cemento tradicional, CEMEX también se está preparando para el potencial de la construcción impresa en 3D. Notablemente invirtió en el fabricante de impresoras de construcción COBOD, pionero en edificios impresos en 3D.

“Trabajar con COBOD, CEMEX desarrolló una experiencia de cliente en la construcción con impresión 3D que es superior a cualquier cosa que se haya ofrecido en el pasado. Nuestros esfuerzos de innovación nos sitúan a la vanguardia de las nuevas tecnologías que contribuyen a construir un futuro mejor.”

Gonzalo Galindo, Jefe de CEMEX Ventures

COBOD y CEMEX también desarrollaron conjuntamente D.fab, una familia de aditivos propietarios, que permite que el hormigón adquiera forma instantáneamente.

Esto convierte a CEMEX en una opción para que los inversores obtengan exposición al mercado cotizado a través de una bolsa respaldada y la solidez de una empresa multimillonaria en lugar de una startup de impresión 3D más arriesgada. A largo plazo, también es posible que la tecnología de construcción mediante impresión 3D se convierta en una mercancía, pero que las mezclas especiales propietarias, aprobadas por la normativa, sean la pieza valiosa de la cadena de suministro.

Por supuesto, esto también significa que los rendimientos de las acciones de la empresa estarán estrechamente vinculados a la eficiencia operativa de su negocio principal, lo que los inversores querrán comprender a fondo.

Últimas noticias y desarrollos de acciones de CEMEX (CX)

Estudio referenciado

^{1. Kajeenthan Kamalaseelan. Impresión 3D en la construcción: una revisión exhaustiva de materiales, métodos, aplicaciones y criterios de desempeño SAFE. Next Materials. octubre de 2026. Artículo: 103494. Volumen 13. 10.1016/j.nxmate.2026.103494}