El sector de la construcción, de gran importancia en España, es uno de los que más se está beneficiando de los avances tecnológicos, que han permitido la creación de nuevos materiales que revolucionan permanentemente la industria. En la actualidad se pueden encontrar desde bloques de Lego impresos en 3D con meteorito hasta un nuevo concreto que es 5,6 veces más resistente gracias a los huesos humanos. La última innovación viene desde el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde se ha creado unos ladrillos de vidrio tan resistentes como el hormigón. 

Basados en los bloques de juguete Lego, un grupo de ingenieros del MIT han fabricado unos nuevos ladrillos de vidrio impresos en 3D que ofrecen una alternativa sostenible a los materiales de construcción tradicionales, como el hormigón. El concepto detrás de esta innovación se basa básicamente en la construcción circular, en la que se busca reutilizar y rediseñar los materiales de una edificación al final de su vida útil para utilizar los mismos bloques para levantar nuevas estructuras. 

Utilizando una tecnología de impresión de vidrio en 3D personalizada proporcionada por Evenline, empresa derivada del MIT, los investigadores han podido crear unos bloques de cristal resistentes de varias capas. Cada uno de ellos tiene la forma de un ocho y están completamente diseñados para encajar entre sí, como si fueran Legos. Este nuevo material también ayudaría a minimizar la emisión de gases de efecto invernadero durante todo el proceso de construcción, según explican sus creadores en el estudio publicado en la revista Glass Structures and Engineering. 

Resistente y reciclable

El equipo de investigadores, que está formado por la profesora y el antiguo estudiante del MIT, Kaitlyn Becker y Michael Stern, junto con Daniel Massimino y Charlotte Folinus, del MIT, y Ethan Townsend, de Evenline; ya ha puesto a prueba su nuevo material. En los ensayos mecánicos, revean que un único ladrillo de vidrio resistió presiones similares a las de un bloque de hormigón. Mientras que para la demostración estructural, los científicos construyeron una pared de ladrillos de vidrio entrelazados.

Además, los investigadores prevén que la mampostería de vidrio imprimible en 3D podría reutilizarse muchas veces como ladrillos reciclables para fachadas de edificios y paredes interiores. "El vidrio es un material muy reciclable. Estamos cogiendo vidrio y convirtiéndolo en mampostería que, al final de la vida útil de una estructura, se puede desmontar y volver a montar en una nueva estructura, o se puede volver a meter en la impresora y darle una forma completamente distinta. Todo esto forma parte de nuestra idea de un material de construcción sostenible y circular", señala en un comunicado Kaitlyn Becker.

Por su parte, Michael Stern, que también es el fundador y director de Evenline, apunta que "el vidrio como material estructural rompe un poco la cabeza de la gente. Estamos demostrando que es una oportunidad para superar los límites de lo que se ha hecho en arquitectura". El grupo de investigadores indica que la inspiración para el nuevo diseño de mampostería circular surgió en el Laboratorio de Vidrio del MIT, donde Becker y Stern, a quien el material le pareció "fascinante", aprendieron por primera vez la ciencia de soplar vidrio. 

"Empecé a pensar en cómo la impresión de vidrio puede encontrar su lugar y hacer cosas interesantes, siendo la construcción una posible vía", explica Stern, que también diseñó una impresora 3D capaz de imprimir vidrio reciclado fundido. Por su parte, Becker comenzó a explorar la intersección entre fabricación y diseño. "Me entusiasma ampliar los espacios de diseño y manufacturación de materiales desafiantes con características interesantes, como el vidrio y sus propiedades ópticas y su reciclabilidad. Siempre que no esté contaminado, se puede reciclar el vidrio casi infinitamente", añade la coautora.

Para llevar a cabo su proyecto, se unieron para ver si el vidrio imprimible en 3D podía convertirse en un material de construcción tan resistente y apilable como los tradicionales ladrillos. En la etapa final, el equipo de investigadores utilizó la Glass 3D Printer 3 (G3DP3), la última versión de la impresora de Evenline y que destaca debido a que se acopla a un horno para fundir botellas de vidrio trituradas y darles una forma fundida e imprimible. Esto se deposita después en patrones estratificados. Gracias a ello lograron imprimir prototipos de ladrillos de vidrio con el vidrio sodocálcico que se suele utilizar en los talleres de soplado de vidrio.

Los investigadores incorporaron además dos clavijas redondas en cada ladrillo impreso, que permite a los bloques entrelazarse y ensamblarse en estructuras más grandes, como los Lego. Mientras que para evitar arañazos o grietas entre las superficies de cristal, añadieron otro material, que se puede retirar en caso de que la estructura se tuviera que desmontar y reciclar. Esto incluso permite volver a fundir los ladrillos en la impresora y darles nuevas formas. "Con la forma de ocho, podemos limitar los ladrillos y a la vez ensamblarlos en paredes con cierta curvatura", explica Daniel Massimino.

Continúan investigando

El equipo de investigadores ha probado la resistencia mecánica de sus nuevos ladrillos en una prensa hidráulica industrial que los apretaba hasta que empezaran a fracturarse. Según detallan, descubrieron que los bloques más resistentes eran capaces de soportar presiones comparables a las que soportan los bloques de hormigón. Estos estaban hechos principalmente de vidrio impreso, con un elemento de enclavamiento fabricado por separado que se fijaba a la parte inferior del ladrillo.

"El vidrio es un material complicado. Los elementos entrelazados, fabricados con un material diferente, eran los más prometedores en esta fase", explica Becker. Unos resultados que sugieren que gran parte de los ladrillos de mampostería se podrían hacer de vidrio impreso, con un elemento de enclavamiento que podría ser impreso, fundido o fabricado por separado a partir de un material diferente.

En la actualidad el grupo de científicos está estudiando la posibilidad de fabricar más elementos de encaje del ladrillo con vidrio impreso, aunque no consideran que esto suponga un obstáculo para ampliar el diseño. Además, y con el objetivo de demostrar el potencial de la mampostería del vidrio, construyeron un muro curvo con estos bloques entrelazados y ahora pretenden levantar estructuras de vidrio autoportantes cada vez mayores.

"Conocemos mejor los límites del material y sabemos cómo escalarlo. Queremos empezar con algo parecido a un pabellón: una estructura temporal con la que los humanos puedan interactuar y que luego se pueda reconfigurar para crear un segundo diseño. Y se podría imaginar que estos bloques podrían pasar por muchas vidas", concluye Michael Stern.