Una vivienda construida mediante impresión 3D de hormigón sufrió un colapso parcial en su estructura, revelando un fallo crítico en la zona de transición entre capas. El incidente activó una investigación técnica que combinó escaneo láser de alta precisión con simulación numérica. El objetivo principal fue determinar si el tiempo de fraguado entre pasadas de impresión fue excesivo, impidiendo la correcta unión química y mecánica entre los cordones de material. Este artículo desglosa el proceso de análisis y modelado.
Análisis con GOM Inspect y CloudCompare para detectar delaminación 🏗️
El primer paso fue la captura de la geometría colapsada mediante escaneo láser, generando una nube de puntos densa. Utilizando CloudCompare, se comparó esta nube con el modelo CAD original para identificar desviaciones superficiales. Las zonas de separación entre capas mostraron un gap sistemático de entre 0.8 mm y 1.5 mm, indicando una falta de fusión. Posteriormente, en GOM Inspect, se realizó un análisis de secciones transversales para medir el espesor real de la interfaz. Los resultados revelaron que las capas superiores presentaban una adherencia casi nula, con una porosidad del 12% en la junta, frente al 2% de una unión correcta. Estos datos se exportaron como condiciones de contorno para el modelo de elementos finitos.
Modelado de fatiga en ABAQUS: el tiempo de fraguado como variable crítica ⏳
En ABAQUS, se construyó un modelo cohesivo de la interfaz entre capas, incorporando los datos de rugosidad y gap obtenidos. Se simularon tres escenarios de tiempo de fraguado: 30 minutos (correcto), 90 minutos (crítico) y 150 minutos (fallo). La simulación de tensión-deformación mostró que, para el caso de 150 minutos, la tensión de adhesión máxima se redujo un 67% respecto al escenario óptimo. Las gráficas evidencian una rotura frágil en la interfaz, sin deformación plástica apreciable. La lección es clara: controlar la ventana de tiempo entre capas no es solo una cuestión de logística, sino el parámetro más determinante para la fatiga y durabilidad de una estructura impresa en 3D.
Cómo modelar con precisión el comportamiento viscoelástico de la interfaz entre capas de hormigón impreso en 3D para predecir la fatiga bajo cargas cíclicas y evitar fallos de adhesión como el observado en el colapso parcial de la vivienda
(PD: La fatiga de materiales es como la tuya después de 10 horas de simulación.)