Hormigón impreso en 3D con armadura de malla de polímero reforzado con fibras integrada durante el proceso

Construir viviendas con impresoras 3D gigantes

Imagínese casas impresas de la misma manera en que su impresora doméstica deposita tinta; solo que la “tinta” es hormigón fresco extruido en cintas gruesas. Esta visión de una construcción robótica con poco desperdicio está cerca de hacerse realidad, pero queda un gran obstáculo: el hormigón impreso en 3D de hoy puede ser sorprendentemente frágil. Este estudio explora una nueva forma de introducir discretamente mallas resistentes y ligeras en el hormigón mientras se imprime, con el objetivo de que las paredes y los suelos impresos del futuro sean más resistentes, seguros y duraderos.

Una nueva forma de reforzar el hormigón impreso

Los edificios de hormigón tradicionales esconden barras de acero para resistir la flexión y la fisuración. Con el hormigón impreso en 3D, que se construye capa a capa sin moldes, introducir dichas barras es difícil y a menudo requiere trabajo manual que socava la promesa de una automatización total. Los autores proponen una estrategia diferente: usar mallas flexibles de polímero reforzado con fibras (FRP), tiras finas y en forma de rejilla hechas de fibras de alta resistencia en una matriz plástica, e introducirlas en la estructura durante la impresión. Su avance clave es un sistema de doble boquilla que imprime hormigón y la malla FRP al mismo tiempo. Una boquilla extruye el filamento de hormigón, mientras que una segunda boquilla, ligeramente más baja, deposita la malla flexible de modo que quede sandwichada entre capas sucesivas de hormigón a medida que la impresora avanza.

Cómo funciona el sistema de doble boquilla

El nuevo dispositivo monta un carrete de almacenamiento de FRP y una guía directamente sobre una impresora comercial de hormigón 3D. Mientras la cabeza de impresión se desplaza, el hormigón sale por la boquilla frontal mientras la malla se desenrolla del carrete, se guía en las curvas y se alimenta a través de una boquilla trasera dentro del hormigón fresco. La gravedad y el peso de las capas nuevas prensan la malla en su sitio. Como la guía y la boquilla de FRP son modulares y desmontables, se pueden usar mallas de distintas anchuras sin rediseñar toda la máquina. Los investigadores también usan placas de hormigón “con gradación funcional”, con hormigón más resistente y rico en fibras en la cara a tracción y hormigón geopolimérico en la parte superior, recordando cómo la naturaleza adapta el material donde más se necesita.

Poniendo a prueba las placas impresas

Para ver si las mallas integradas durante el proceso realmente ayudan, el equipo imprimió una serie de elementos tipo placa y los sometió a ensayos de flexión en tres puntos, en los que una placa se apoya en los extremos y se presiona en el centro hasta su fallo. Las placas reforzadas con mallas FRP soportaron alrededor de un 41% más de carga que las placas sin refuerzo y pudieron deformarse más de cinco veces más antes de fallar, lo que significa que se doblaban sin romperse de forma brusca. La configuración con mejor comportamiento usaba mallas en múltiples filas y columnas, pero el estudio también encontró que una única tira de malla más ancha podía ser tan eficaz como varias estrechas con la misma cantidad total de refuerzo. Los ensayos de extracción —donde se tira de un trozo de malla para sacarlo de un bloque de hormigón— mostraron que la adherencia entre malla y hormigón es moderada pero no óptima, y que solo algunos hilos de la malla deslizan realmente, lo que limita la eficiencia con que las fuerzas se distribuyen.

El coste oculto de los huecos entre capas

La historia no es totalmente positiva. Porque la malla se coloca entre capas, crea pequeños huecos y reduce el contacto directo entre una capa de hormigón y la siguiente. Ensayos de división que tiran deliberadamente de las capas separándolas mostraron que la resistencia interfacial se reduce en aproximadamente un tercio hasta casi la mitad cuando se añaden mallas. Imágenes de alta resolución con microtomografía computarizada y mediciones de poros mediante intrusión de mercurio revelaron la razón: las interfaces alrededor de las mallas contienen más y mayores vacíos, especialmente poros alargados de más de un milímetro de longitud. Estas zonas débiles cambian la manera en que las grietas se propagan a través del material, favoreciendo una grieta dominante en lugar de muchas grietas finas, y dificultan que la malla se “bloquee” completamente en el hormigón.

Qué significa esto para los edificios impresos del futuro

Para el público general, la conclusión es que la nueva impresora de doble boquilla demuestra con éxito una idea clave: se puede tejer directamente un refuerzo fuerte y ligero dentro del hormigón impreso en 3D mientras se construye, aumentando la carga que puede soportar un elemento y la deformación que puede alcanzar antes de romperse. Al mismo tiempo, pone de manifiesto los próximos retos de ingeniería: mejorar la unión de la malla dentro de la masa y entre capas, y reducir las pequeñas bolsas de aire que se forman a su alrededor. Resolver estos asuntos podría acercar al hormigón impreso en 3D a convertirse en una forma corriente y totalmente automatizada de construir viviendas, puentes y otra infraestructura duradera.

Cita: Sun, HQ., Xie, SS., Zeng, JJ. et al. 3D-printed concrete with in-process embedded fiber-reinforced polymer grid reinforcement. Commun Eng 5, 72 (2026). https://doi.org/10.1038/s44172-026-00628-1

Palabras clave: hormigón impreso en 3D, armadura de malla FRP, construcción aditiva, hormigón con gradación funcional, unión entre capas