“Robotización” de BIM: Cómo los robots podrían mejorar el flujo de trabajo BIM

Es destacable cómo la tecnología tiene un efecto significativo en nuestras vidas e influye en todas las disciplinas y carreras, incluida la arquitectura. La tecnología de la información ha facilitado el trabajo de los arquitectos, proporcionándoles programas y aplicaciones que les ahorran mucho tiempo y esfuerzo. A pesar de la gran influencia de la tecnología en la arquitectura, esta presenta la productividad más baja entre otros campos. Así lo confirmaron el Departamento de Comercio de los Estados Unidos y la Oficina de Estadísticas Laborales, señalando que la producción en arquitectura es actualmente menor que en la década de los 60. Este descenso se debe a varias razones:
El tiempo perdido en documentación y papeleo, que ha aumentado con la complejidad del diseño.
La dependencia de la mano de obra humana en el proceso constructivo.
La pobre comunicación entre los equipos de diseño y los contratistas.
Otras industrias basadas en maquinaria también dependen en gran medida de los robots, y la industria automotriz es un buen ejemplo. Esto se debe principalmente a que estas industrias producen productos en masa y su proceso de fabricación se basa en la repetición. Por el contrario, el diseño arquitectónico se basa en la unicidad de identidad y componentes. Aun así, el concepto de incorporar robots en el proceso constructivo se está convirtiendo en una preocupación principal para las empresas AEC, especialmente aquellas que han adoptado la tecnología BIM en sus sistemas. Estas creen que los robots pueden mejorar su productividad y acelerar el flujo de trabajo del diseño. En este artículo se discuten las consecuencias del uso de robots en la construcción y su efecto en el flujo de trabajo BIM.

¿Cómo pueden los robots mejorar el FLUJO DE TRABAJO BIM?
¿Cómo puede la robotización acelerar el proceso de diseño basado en tecnología BIM? Como sabemos, el BIM ofrece beneficios notables al proceso de diseño: simplifica las tareas de arquitectos e ingenieros, mejora su rendimiento en sintonía, acelera el intercambio de datos y facilita la colaboración entre disciplinas. También ahorra tiempo y esfuerzo, reduce la documentación y mejora el ciclo de revisión y modificación. ¡Todo esto es excelente!
Sin embargo, el tropiezo ocurre en el proceso constructivo debido a la comunicación imperfecta con los contratistas. La precisión del modelo BIM no se refleja con exactitud en la construcción, debido a la dependencia de operaciones manuales. Por muy hábiles que sean los obreros, siempre habrá errores técnicos que, sin importar la simplicidad de la estructura, impactarán el flujo de trabajo. Por ejemplo, si una columna se instala algunos centímetros fuera de su lugar, las coordenadas de las vigas y otros elementos estructurales deberán ser revisadas y reposicionadas. En ese caso, el contratista envía un informe técnico al gerente del proyecto, quien solicita una reunión urgente con el equipo de diseño para encontrar una solución. El equipo decide entre rehacer la columna o modificar el diseño en función del error. Ambas opciones son una pérdida de tiempo que genera retrasos y costos adicionales.
Por tanto, el dilema radica en la falta de integración entre BIM y los contratistas. Los elementos estructurales prefabricados pueden instalarse incorrectamente si se utilizan métodos constructivos antiguos. Por eso, se debe involucrar efectivamente la tecnología para transferir los datos técnicos de los modelos con precisión. ¿Cómo? Mediante el uso de robots. Como se mencionó, los robots ya se utilizan en la mayoría de las industrias, lo que ha aumentado su productividad y eficiencia. ¿Por qué no aplicarlos también a la arquitectura?
Los robots ofrecen beneficios significativos en la construcción:
Reducen errores y retrabajos.
Duplican la precisión de la instalación, construyen con detalle y ejecutan literalmente el modelo.
Ahorran tiempo y permiten cumplir con cronogramas eficientes.
Gestionan el proceso constructivo y reducen los materiales desperdiciados.
Finalmente, permiten construir geometrías complejas que antes eran imposibles.

Ejemplos del uso de ROBOTS con tecnología BIM
Recientemente, empresas BIM y firmas constructoras reconocidas están llevando a cabo proyectos e investigaciones que aplican la robotización en el proceso constructivo con BIM. Estos proyectos son reales, bien implementados y prometedores.
1. Integración del Software Tekla Structures/LM80 Handheld
Tekla Structure BIM colaboró con Trimble Robotic Total Solution en el desarrollo de un software que mejora la interoperabilidad entre ambas tecnologías. El software Trimble LM80 puede transferir con precisión los datos del Layout Manager de Tekla Structure a las estaciones robóticas de Trimble. Este sistema establece las coordenadas de los elementos estructurales en el sitio. Swinerton Builder fue la primera firma en usar este software en su proyecto de expansión del Waikiki Plaza en Honolulu. El gerente de proyecto Doug Paasch comentó:
«Con esta conexión, podemos entregar información precisa y bien coordinada al campo. Antes de esta integración, pasábamos mucho tiempo en la oficina desarrollando esquemas de dimensión con múltiples revisiones.»
También lo usaron en una renovación de campus universitario a 60 millas de Sacramento. El superintendente Jeremey Melton explicó:
«Una vez completada la cimentación o el trabajo de campo, podemos volver a escanear el sitio para obtener la ubicación real de los pernos y otros datos, transferirlos al modelo 3D original y crear planos as-built, ubicar paredes y otros elementos.»
2. Robots Móviles Escáner para BIM
Los robots móviles comenzaron a implementarse en los años 40 y hoy se usan comúnmente en campos industriales y comerciales. Son máquinas móviles que pueden hablar, caminar, limpiar, tomar fotos, etc. En arquitectura, nunca se habían usado para diseño o construcción, a pesar de sus ventajas. Actualmente, se están desarrollando robots móviles para fines arquitectónicos, especialmente con tecnología BIM. Están equipados con conexión Wi-Fi, sistema de posicionamiento local (LPS) y cámaras digitales. La tecnología LPS permite escanear un edificio horizontalmente hasta 1,000 m² por minuto, y verticalmente hasta 1,2 metros de altura. Esta información puede ser útil para el diseño, enviándose inalámbricamente al equipo con coordenadas, temperatura, radiación e incluso calidad del aire. También es útil para mantenimiento futuro.
3. Skanska integra Robots con BIM
La constructora sueca Skanska adoptó la tecnología BIM hace tiempo y la aplica eficazmente en todos sus proyectos. Además, ha incorporado la robótica a sus procesos de construcción, integrándola con software BIM. En su oficina en Noruega, usaron robots perforadores guiados por modelos BIM.
«Durante una prueba reciente en la construcción de la nueva sede de Skanska en Noruega, un robot perforador montado en una plataforma elevadora móvil trabajó 2,5 veces más rápido que un equipo de dos personas haciendo lo mismo manualmente», explicó el gerente BIM, Rubert Hanna.
En Suecia, usaron robots para doblar y soldar las armaduras para pilotes. El gerente distrital comentó:
«Compramos nuestro primer robot para esta tarea en los años 90, y este año los robots permitirán producir 175,000 metros de pilotes de hormigón.»
En su oficina en EE.UU, participaron en una investigación sobre el uso de estaciones totales robóticas para mediciones y coordenadas globales. Estudiantes de Texas A&M prepararon el estudio, similar al de Tekla-Trimble, pero con Estaciones Asistidas por Imagen (IATS) con cámaras integradas.

4. Cuadricópteros
El grupo Gramazio Kohler Research realizó varios estudios sobre el uso de cuadricópteros en construcción. En un experimento, estos drones ensamblaron con éxito una torre retorcida de 6 metros de altura con 1,500 bloques de espuma. El cuadricóptero recoge el bloque y recibe coordenadas exactas de un sistema de captura de movimiento montado en el techo. Su velocidad de instalación ronda los 100 bloques por hora, y pueden colocar estructuras espaciales incluso en alturas elevadas. También pueden usarse en estructuras tensadas para transportar y tensar cables. Se espera que los cuadricópteros revolucionen la construcción.

5. Robots para Impresión 3D de Concreto, Acero y Polímeros
La empresa china Winsun ha logrado construir casas completas con concreto y materiales reciclados mediante una enorme impresora 3D. Afirmaron que el proyecto permitió ahorrar un 60% de materiales, 70% del tiempo y 80% de la mano de obra.
Joris Laarman, en colaboración con MX3D, diseñó una impresora de acero para construir un puente sobre el canal Oudezijds Achterburgwal. La impresión comenzó en 2015 y se esperaba su finalización en 2017.
Las impresoras de polímero fueron desarrolladas en 2007 por la Cátedra de Arquitectura y Fabricación Digital del ETH Zurich. Utilizaban espuma de poliuretano (PU) impresa capa por capa y endurecida con calor a una velocidad de 30 cm por minuto. Esta impresora es ideal para producir mallas curvas dobles y construir voladizos extremos con un material poroso.