El hormigón es el material de construcción más utilizado en el mundo, compuesto por cemento, agua, arena y grava. Aunque es económico y puede moldearse según sea necesario, su rendimiento bajo tensión es deficiente, requiriendo refuerzos de acero. Esto lleva al uso excesivo de materiales, contribuyendo al cambio climático debido a las emisiones de carbono generadas en la producción de hormigón y acero. El equipo del profesor Philippe Block de ETH ha demostrado que es posible lograr estabilidad estructural utilizando menos hormigón y acero. Una de sus innovaciones son los elementos de suelo abovedados de hormigón, que gracias a una geometría ingeniosa, no requieren refuerzo de acero y son mucho más delgados que los convencionales. Esta tecnología está siendo comercializada por la empresa derivada de ETH, VAULTED AG.
Los suelos abovedados requieren un sistema de encofrado, moldes que dan forma al hormigón vertido. Sin embargo, estos moldes suelen ser voluminosos y están hechos de materiales derivados del petróleo como el poliestireno. Además, el encofrado para geometrías no estándar es típicamente de un solo uso, generando un desperdicio considerable. Lotte Scheder-Bieschin, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Block, ha desarrollado un sistema de encofrado plegable que puede reutilizarse y requiere menos recursos para su producción. Este sistema, llamado Unfold Form, consiste en tiras de contrachapado delgadas y flexibles conectadas por bisagras textiles, que se pueden desplegar como un abanico para crear un molde robusto en forma de zigzag.
Una vez que el hormigón se cura, el encofrado puede retirarse fácilmente, plegarse y almacenarse para su próximo uso. El sistema prototipo pesa solo 24 kilogramos, pero puede soportar hasta una tonelada de hormigón. Este enfoque reduce el uso de materiales y hace que el proceso sea más respetuoso con el medio ambiente, permitiendo reducciones de hasta un 60% en hormigón y un 90% en acero de refuerzo. El sistema puede ser producido y ensamblado sin necesidad de conocimientos especializados ni equipos de alta tecnología, lo que lo hace accesible incluso en países en desarrollo donde la necesidad de nuevas construcciones es alta.
El encofrado Unfold Form logra ligereza y estabilidad mediante una disposición en zigzag de las tiras de madera, proporcionando rigidez adicional sin aumentar significativamente el peso total. Este patrón no solo refuerza el encofrado, sino también el hormigón vertido sobre él, incorporando un diseño de costillas estructurales que ayuda en la transferencia de carga. La interacción entre las tiras individuales es crucial para la estabilidad del encofrado, utilizando una técnica conocida como plegado de cresta curva (CCF), inspirada en el origami. Este método permite un control preciso de la forma final mediante el diseño de las curvas de conexión.
Scheder-Bieschin adaptó el sistema CCF para fines arquitectónicos, experimentando con modelos de papel hasta desarrollar un método que denomina despliegue de cresta curva. Este sistema comienza como una forma apilada que puede desplegarse como un abanico, logrando la forma curva deseada. La investigadora desarrolló un método computacional para simular el proceso, validando su concepto con prototipos iniciales que demostraron la capacidad de crear paneles plegados y compactos con la rigidez necesaria para soportar hormigón. Un prototipo de 3 por 1.8 metros se construyó en el Laboratorio de Fabricación Robótica en el campus de Hönggerberg y un gemelo en Sudáfrica, demostrando la reutilización del sistema sin pérdida de calidad y su adaptabilidad a diferentes tipos de hormigón.
