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El cl\u00faster de Simulaci\u00f3n de s\u00f3lidos y fluidos para procesos industriales<\/strong> del CIMNE ha participado en un estudio que propone un m\u00e9todo num\u00e9rico para simular la impresi\u00f3n 3D de estructuras de hormig\u00f3n y las capas que las conforman<\/strong>. Este modelo es una herramienta valiosa para predecir el comportamiento estructural, capaz de identificar discontinuidades y debilidades potenciales entre capas impresas, reducir el riesgo de fracturas y mejorar la fiabilidad global<\/strong>.<\/p>\n Concretamente, el m\u00e9todo num\u00e9rico se ha utilizado para simular el comportamiento anis\u00f3tropo que amenaza estas estructuras impresas en hormig\u00f3n. Con los resultados obtenidos, los expertos han detectado que existe una direcci\u00f3n de impresi\u00f3n \u00f3ptima<\/strong> que maximiza la seguridad y capacidad del sistema a lo largo del tiempo.<\/p>\n La t\u00e9cnica de impresi\u00f3n 3D<\/strong> ya se ha introducido incluso en sectores industriales pesados como el de la construcci\u00f3n. No solo se utiliza para moldes de hormig\u00f3n, sino que est\u00e1 involucrada en m\u00faltiples tecnolog\u00edas de fabricaci\u00f3n de estructuras<\/strong>. Su incorporaci\u00f3n ha redise\u00f1ado el procedimiento de fabricaci\u00f3n industrial y su flexibilidad ofrece nuevos horizontes al dise\u00f1o arquitect\u00f3nico. Por la envergadura de estos proyectos, sin embargo, es necesario comprender y controlar todas las fases del proceso constructivo para garantizar su seguridad estructural<\/strong>.<\/p>\n La construcci\u00f3n perimetral (contour crafting) es una tecnolog\u00eda que surge de la impresi\u00f3n 3D y la lleva a gran escala: un robot de construcci\u00f3n imprime capa por capa edificios u otras estructuras de forma r\u00e1pida y eficiente. Muchas investigaciones abordan el dise\u00f1o de materiales y la capacidad constructiva (buildability) que favorecen la impresi\u00f3n finalizada, pero a\u00fan escasea la investigaci\u00f3n sobre el comportamiento de la estructura acabada.<\/p>\n Primer puente fabricado mediante impresi\u00f3n 3D.<\/em><\/p>\n Esta integridad final depende especialmente del proceso de impresi\u00f3n<\/strong>. En concreto, la impresi\u00f3n 3D de hormig\u00f3n<\/strong> es la variante m\u00e1s com\u00fan y un m\u00e9todo de construcci\u00f3n eficiente. Pero con este m\u00e9todo, a menudo aparecen deformaciones entre algunas capas impresas. La construcci\u00f3n perimetral imprime las capas en tiempos y recorridos distintos, lo que genera filamentos e interfaces d\u00e9biles entre capas. Esto puede provocar un comportamiento mec\u00e1nico anis\u00f3tropo<\/strong> del material que aumenta el riesgo de fracturas en la estructura.<\/p>\n Los estudios experimentales<\/strong> que abordan este fen\u00f3meno se limitan a prototipos y muestras a peque\u00f1a escala, que no se aplican cuando se ampl\u00eda el an\u00e1lisis a las dimensiones estructurales propias de la construcci\u00f3n<\/strong>. Para entender el comportamiento anis\u00f3tropo en toda la estructura es necesario recurrir a simulaciones num\u00e9ricas, principal foco y especialidad del CIMNE.<\/p>\n La peridin\u00e1mica<\/strong> (peridynamics) es un m\u00e9todo computacional innovador, reformulado a partir de la mec\u00e1nica cl\u00e1sica y orientado a tratar problemas din\u00e1micos de fracturas o deformaciones como los de este tipo de construcciones, que se enfrentan, sobre todo, a los efectos del paso del tiempo, el desgaste o los factores meteorol\u00f3gicos. Comprender el comportamiento de la impresi\u00f3n 3D de edificios a partir de este modelo es clave para entender los procesos f\u00edsicos y para expandir sus aplicaciones a otros \u00e1mbitos de la ingenier\u00eda<\/strong>.<\/p>\n El estudio en el que ha colaborado el Prof. Miguel Cervera, del cl\u00faster de Simulaci\u00f3n de s\u00f3lidos y fluidos para procesos industriales del CIMNE, ha desarrollado un m\u00e9todo num\u00e9rico para el tratamiento de la anisotrop\u00eda a partir de la peridin\u00e1mica, que se ha validado con los resultados de investigaciones experimentales y, finalmente, aplicado al estudio num\u00e9rico de un caso concreto: un puente fabricado mediante impresi\u00f3n 3D<\/strong>.<\/p>\n Distribuci\u00f3n del da\u00f1o estructural en un puente de hormig\u00f3n seg\u00fan las direcciones de impresi\u00f3n x, y y z para distintas fuerzas aplicadas [1].<\/em><\/p>\n Las simulaciones num\u00e9ricas desarrolladas han confirmado que un comportamiento anis\u00f3tropo puede da\u00f1ar la estructura y, adem\u00e1s, han revelado un patr\u00f3n especialmente relevante: existe una direcci\u00f3n de impresi\u00f3n \u00f3ptima que maximiza la seguridad y capacidad de la estructura<\/strong>. Esta direcci\u00f3n depende de la orientaci\u00f3n y el \u00e1rea de las interfaces y var\u00eda seg\u00fan el intervalo de tiempo<\/strong> que transcurre entre la impresi\u00f3n de una capa de hormig\u00f3n y la siguiente. De hecho, a medida que se alarga el intervalo de tiempo tambi\u00e9n se compromete la seguridad de la construcci\u00f3n. Estos resultados, adem\u00e1s, han mostrado que el patr\u00f3n de formaci\u00f3n de grietas<\/strong> de la estructura est\u00e1 altamente relacionado con el comportamiento anis\u00f3tropo.<\/p>\n La investigaci\u00f3n, en la que tambi\u00e9n han participado expertos de la Universidad Tiedao de Shijiazhuang y la Universidad Tongji, ha demostrado que para poder mitigar los efectos anis\u00f3tropos es necesario reducir el intervalo de tiempo entre la impresi\u00f3n de capas, calcular la direcci\u00f3n \u00f3ptima y controlar el patr\u00f3n de formaci\u00f3n de grietas<\/strong>. Esta direcci\u00f3n de impresi\u00f3n \u00f3ptima no es universal para todos los materiales y estructuras, por lo que es necesario simular el conjunto con detalle para determinarla. Estos hallazgos aportan nuevos par\u00e1metros para seguir investigando en otras simulaciones con el fin de suprimir los efectos anis\u00f3tropos de la impresi\u00f3n 3D y optimizar el dise\u00f1o de futuras construcciones<\/strong>.<\/p>\n Esquema del ensayo de flexi\u00f3n que aplica una carga en tres direcciones distintas para analizar la resistencia del hormig\u00f3n impreso en 3D, prestando especial atenci\u00f3n a las interfaces entre capas (en naranja y verde) [1].<\/em><\/p>\n Las t\u00e9cnicas innovadoras<\/strong> tienen el potencial de transformar el proceso de producci\u00f3n o construcci\u00f3n para hacerlo m\u00e1s r\u00e1pido, eficiente o sostenible. En este sentido, las simulaciones num\u00e9ricas son muy valiosas para anticipar escenarios futuros<\/strong> y mantener la integridad de las nuevas estructuras. La peridin\u00e1mica, como modelo computacional avanzado, ha demostrado una gran capacidad para representar fen\u00f3menos complejos como las grietas o deformaciones, y su aplicaci\u00f3n en este \u00e1mbito puede abrir nuevas v\u00edas para otros retos de los m\u00e9todos num\u00e9ricos en la ingenier\u00eda.<\/p>\n El equipo del cl\u00faster de Simulaci\u00f3n de s\u00f3lidos y fluidos para procesos industriales<\/strong> del CIMNE es pionero en la modelizaci\u00f3n de materiales y t\u00e9cnicas constructivas avanzadas. Sus resultados contribuyen a la seguridad de construcciones con materiales y t\u00e9cnicas emergentes y garantizan su viabilidad. Gracias al m\u00e9todo num\u00e9rico fruto de esta investigaci\u00f3n se puede abordar toda la magnitud del problema y observar los efectos del paso del tiempo<\/strong>, al mismo tiempo que se pueden testar fen\u00f3menos externos, como los meteorol\u00f3gicos, cada vez m\u00e1s extremos y frecuentes a medida que nos afecta el cambio clim\u00e1tico<\/strong>. Este enfoque global permite el dise\u00f1o de edificios m\u00e1s seguros, resilientes y con materiales innovadores pero estructuralmente fiables.<\/p>\n <\/p>\nImpresi\u00f3n 3D: de prototipos a edificios de hormig\u00f3n<\/h3>\n
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<\/p>\nLa direcci\u00f3n de impresi\u00f3n: un factor crucial<\/h3>\n
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<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/cimne.com\/wp-content\/uploads\/2025\/09\/direccioimpressio.png\")
<\/p>\nT\u00e9cnicas emergentes, riesgos emergentes<\/h3>\n