Análisis de sostenibilidad de mezclas para impresión 3D
Tutor / Supervisor
Student
Salgado Correa, Eileen Carolina
Document type
Master thesis
Date
2023
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
En el present treball es fa un recompte dels aspectes rellevants de la impressió digital o impressió 3D en el sector de la construcció, s'explora com aquesta tecnologia no sols ha revolucionat el procés de construcció, sinó que també genera un impacte positiu en la sostenibilitat ambiental, ja que no sols redueix els temps de construcció, flexibilitza el disseny, sinó que també redueix l'ús de materials com el ciment el que comporta directament en la generació de menors emissions i consum d'energia. Per a comprendre els efectes d'aquesta tecnologia en un ambient sostenible es va realitzar l'avaluació de dotze mescles de morter compostes per diferents materials i dosatges per a la fabricació d'una peça d'un mur imprès d'un metre quadrat.
S'utilitza la metodologia multicriteri MIVES per a calcular l'índex de sostenibilitat d'aquestes alternatives, la qual cosa es resumeixen en un arbre de presa decisions compost per quatre requeriments com són l'ambiental, econòmic, social i tecnològic, cinc criteris i nou indicadors. Amb aquests últims s'arriba a calcular les satisfaccions mitjançant funcions de valor per a finalment obtenir l'índex de valor de cada alternativa. En l'escenari principal on es prioritza l'ambiental, la mescla que resulta amb un índex de valor superior és la composta per aglutinants com a ciment, micro sílice i cendres volants i a més incorpora l'ús d'àrids reciclats gruixos (grandària de partícula de 5 mm a 10mm). Addicionalment, s'executa una anàlisi de sensibilitat on es varien els percentatges dels pesos dels requeriments en tres nous escenaris, prioritzant respectivament l'econòmic, el tecnològic i finalment el social. Finalment es realitza una anàlisi dels resultats obtinguts en tots els escenaris.
En el presente trabajo se hace un recuento de los aspectos relevantes de la impresión digital o impresión 3D en el sector de la construcción, se explora cómo esta tecnología no solo ha revolucionado el proceso de construcción, sino que también genera un impacto positivo en la sostenibilidad ambiental, ya que no solo reduce los tiempos de construcción, flexibiliza el diseño, sino que también reduce el uso de materiales como el cemento lo que conlleva directamente en la generación de menores emisiones y consumo de energía. Para comprender los efectos de esta tecnología en un ambiente sostenible se realizó la evaluación de doce mezclas de mortero compuestas por diferentes materiales y dosificaciones para la fabricación de una pieza de un muro impreso de un metro cuadrado.
Se utiliza la metodología multicriterio MIVES para calcular el índice de sostenibilidad de estas alternativas, lo que se resumen en un árbol de toma decisiones compuesto por cuatro requerimientos como son el ambiental, económico, social y tecnológico, cinco criterios y nueve indicadores. Con estos últimos se llega a calcular las satisfacciones mediante funciones de valor para finalmente obtener el índice de valor de cada alternativa. En el escenario principal donde se prioriza lo ambiental, la mezcla que resulta con un índice de valor superior es la compuesta por aglutinantes como cemento, micro sílice y cenizas volantes y además incorpora el uso de áridos reciclados gruesos (tamaño de partícula de 5 mm a 10mm). Adicionalmente, se ejecuta un análisis de sensibilidad donde se varían los porcentajes de los pesos de los requerimientos en tres nuevos escenarios, priorizando respectivamente lo económico, lo tecnológico y por último lo social. Finalmente se realiza un análisis de los resultados obtenidos en todos los escenarios.
In the present work, a recapitulation of the relevant aspects of digital printing or 3D printing in the construction sector is provided. It explores how this technology has not only revolutionized the construction process but also generated a positive impact on environmental sustainability. Not only reduces construction times and offers design flexibility but also diminishes the use of materials like cement, leading directly to lower emissions and energy consumption. To comprehend the effects of this technology in a sustainable environment, an evaluation of twelve mortar mixtures composed of different materials and compositions was conducted for the fabrication of a one-square-meter printed wall piece.
The MIVES multicriteria methodology is used to calculate the sustainability index of these alternatives, which is summarized in a decision tree composed of four requirements: environmental, economic, social, and technological; five criteria; and nine indicators. With the latter, satisfaction is calculated through value functions to ultimately obtain the value index of each alternative. In the main scenario, where environmental aspects are prioritized, the mixture that results in a higher value index is composed of binders such as cement, micro-silica, and fly ash, and it also incorporates the use of coarse recycled aggregates (particle size from 5 mm to 10 mm). Additionally, a sensitivity analysis is carried out where the weight percentages of the requirements are varied in three new scenarios, prioritizing economic, technological, and social aspects, respectively. Finally, an analysis of the results obtained in all scenarios is conducted.
Participating teacher
- Leporace, Bruno