Caminando por la calle de un antiguo cuartel del ejército estadounidense en la tranquila ciudad alemana de Heidelberg, uno puede encontrarse con un extraño edificio gris. Ubicado entre algunas oficinas anteriores a la Segunda Guerra Mundial y un parque infantil, el armazón de concreto sin ventanas parece extrañamente fuera de lugar.
Si bien la ubicación puede parecer un poco extraña en el papel, los lectores informados de DCD dirán que un edificio de concreto sin ventanas suena como un centro de datos común y corriente. Pero este es diferente.
Por un lado, no tiene esquinas. Su capa exterior redondeada ondula y gira a lo largo de la propiedad. Y, en lugar de los tradicionales bloques o paredes prefabricadas, las fascias de este centro de datos se construyeron con capas de cemento líquido.
Conocido como 'Wavehouse Campbell Heidelberg', este edificio es el primer centro de datos impreso en 3D del mundo.
Impresión 3D de un centro de datos
Heidelberg, situada a unos 80 kilómetros al sur de Frankfurt, a orillas del río Neckar, es una ciudad de unos 160.000 habitantes en el estado federado de Baden-Württemberg. Es conocido por tener una universidad de buena reputación y varias instalaciones de investigación científica de alta calidad.
Oportunamente, la ciudad alberga a Heidelberger Druckmaschinen, una empresa de 170 años y uno de los mayores fabricantes de imprentas del mundo. Sin embargo, el hecho de que la ciudad sea ahora también el hogar de uno de los primeros hitos de la impresión 3D es sólo un hecho fortuito que fue posible gracias a unos pocos empresarios locales.
Originalmente, el proveedor local de servicios de TI gestionados Heidelberg iT y la empresa inmobiliaria Kraus Gruppe planeaban desarrollar un centro de datos tradicional en ángulo recto en el sitio.
Sin embargo, después de leer sobre un edificio residencial impreso en 3D construido por la empresa local de materiales Heidelberg Materials (anteriormente HeidelbergCement), Hans-Jörg Kraus, socio director del Grupo Kraus, decidió llamar a su viejo amigo Mattias Blatz de Heidelberg iT y preguntarle si en su lugar, quería imprimir la instalación en 3D.
Cuando le preguntamos por qué quería imprimir un edificio en 3D, Kraus y simplemente dijo; “Soy como un niño. Me encanta hacer cosas nuevas. Es hermoso de ver”.
Y continúa: “Leí en un artículo inmobiliario que Heidelberg Materials imprimió una casa familiar. Sabía que tenía que construir un centro de datos para Mattias y pensé que sería perfecto para imprimir. Luego hablé con gente que conozco de Heidelberg Materials y les dije: 'Quiero imprimir este edificio'”.
"Habíamos planeado aquí un centro de datos", añade Blatz, propietario de Heidelberg iT. “Y entonces mi amigo [Kraus] tuvo la idea del 3D y dije que sí quería hacerlo."
"Me emocioné mucho porque le conozco desde hace tanto tiempo que sé que cuando tiene una idea, confío en él".
Aunque se lanzó oficialmente en 2007 después de fusionarse con MEG Kommunikationssysteme GmbH, Heidelberg iT tiene sus raíces en el lanzamiento de su primer centro de datos en cooperación con MVV Manet GmbH en 2001. Se inauguró una segunda instalación en 2016.
La compañía está lista para lanzar un tercer centro de datos, construido tradicionalmente, en los próximos meses, que ofrecerá 500 kW, lo mismo que la instalación impresa en 3D. Pero ese sitio tan corriente recibe pocos elogios en comparación con su compatriota impreso en 3D.
Wavehouse tiene simultáneamente los títulos de edificio impreso en 3D más grande de Europa, el primer edificio industrial impreso en 3D construido expresamente y el primer centro de datos impreso en 3D del mundo.
El diseño paramétrico de Wavehouse contrasta marcadamente con otro centro de datos recientemente inaugurado en las cercanías; una instalación de 2MW de Nexspace, respaldada por InfraRed Capital, ubicada a pocos kilómetros de distancia y lanzada a finales de 2023.
Ese edificio, que cuenta con suaves paneles verdes y blancos y ángulos rectos en cada esquina, es la única competencia real que enfrenta Heidelberg iT en una ciudad que no es conocida por sus desarrollos de centros de datos.
Heidelberg se encuentra entre las regiones más cálidas de Alemania: lo suficientemente cálida como para cultivar uvas, almendras, higos y palmeras. Blatz dice que el mercado local relativamente pequeño, la temperatura y la proximidad a Frankfurt significan que Heidelberg no necesita un gran ecosistema de centro de datos y tendría dificultades para soportar cualquier desarrollo a hiperescala.
"Solo hay una razón para construir un centro de datos en Heidelberg: para los clientes", afirma Blatz. Varias organizaciones sanitarias con sede en la zona tienen instrumentos sensibles con requisitos de baja latencia (pone como ejemplo los equipos de resonancia magnética), lo que significa que prefieren mantener la infraestructura de TI local.
"Hay una economía de pequeñas empresas", añade. “No tendría sentido construir un centro de datos para otras cosas en la ciudad más calurosa de Alemania; Es mejor ir a Islandia, Suecia, Austria o donde sea, pero no a Heidelberg”.
La casa de las olas
Tradicionalmente, los centros de datos se construyen utilizando bloques de mampostería o "construcción inclinada", donde los paneles de pared de concreto se moldean en el sitio y se "inclinan" en su posición mediante grúas. La impresión 3D, sin embargo, utiliza una impresora para extruir capas de hormigón una sobre otra, construyendo las paredes capa por capa de líquido.
El centro de datos Wavehouse está situado al sur del centro de la ciudad, en el emplazamiento del antiguo cuartel del ejército estadounidense. Anteriormente conocido como Baufeld 5 (que se traduce literalmente como "Obra de construcción 5") antes de la construcción y ubicado en Billie-Holiday-Strasse 7 en Baden-Württemberg, el edificio de una sola planta tiene un total de poco menos de 600 m²; 54 metros de largo, 11 metros de ancho y 9 metros de alto.
Los socios del proyecto incluyen Peri 3D, que forma parte de la empresa de andamios Peri Group, así como los estudios de arquitectura Mense-Korte y SSV, y Heidelberg Materials.
Peri comenzó a trabajar en las instalaciones el año pasado utilizando una impresora de construcción 3D Cobod BOD2. La instalación se imprimió durante 30 días utilizando alrededor de 450 toneladas de hormigón de impresión de Heidelberg Materials. Impresa entre finales de marzo y mediados de agosto de 2023, la instalación originalmente debía llevar 140 horas, lo que equivale a imprimir cuatro metros cuadrados de edificio por hora.
Peri3D dijo a DCD que el tiempo total de impresión fue en realidad de alrededor de 172 horas durante 30 días durante este período. Blatz bromea diciendo que la impresión llevó más tiempo debido al gran interés de la prensa que generó el proyecto: “¡Demasiadas revistas de noticias querían ver cómo imprimimos! Pero fue un placer mostrarlo en todas las estaciones de TV; imprimíamos durante una o dos horas al día”.
En el momento de escribir este artículo, la construcción de la estructura se había completado y Heidelberg iT ahora construirá el espacio blanco y la sala eléctrica. El centro de datos ofrecerá 500 kW y tendrá capacidad para unos 100 racks. Se espera que el equipamiento esté terminado a finales del verano.
La empresa de TI tiene un contrato de alquiler a largo plazo en el sitio, que según Blatz tiene una vida útil prevista de 20 años, aunque espera que pueda durar "mucho más" que eso. Al momento de escribir este artículo, la compañía no tenía un inquilino ancla para las instalaciones, pero las discusiones estaban en curso.
Heidelberg iT planea instalar paneles solares en el techo de la instalación (con un valor aproximado de 80 kW) y adquirirá energía de fuentes hidroeléctricas para compensar el uso de energía restante.
Blatz dice que su empresa generalmente tiene más paneles solares en sus centros de datos, como implementaciones de paredes completas, pero que los reguladores de planificación locales la limitaron para este proyecto. El calor residual de la instalación se enviará a los edificios de los alrededores una vez instalada la red de calefacción urbana.
Una experiencia de aprendizaje para todos.
Jan van der Velden-Volkmann de SSV Architekten señala que su empresa no había tenido ninguna experiencia previa en impresión 3D antes de Wavehouse, pero Mense-Korte había estado involucrado en algunos proyectos anteriores, lo que fue útil para obtener los permisos.
"Con esta tecnología, tuvimos la oportunidad de probar algunas formas más orgánicas que normalmente no son posibles", afirma. “Ese era nuestro objetivo: comprobar hasta dónde podemos llegar”.
“Tuvimos la oportunidad de hacer esta forma orgánica con las olas en la fachada; Es un bloque muy pesado, pero la forma parece liviana”.
Señala que debido a que se trataba de un diseño novedoso que utilizaba una tecnología novedosa, la clave fue la estrecha colaboración con Peri 3D, Mense-Korte y Heidelberg Materials durante el proceso de diseño.
“Lo importante es que hay que responder varias preguntas desde el principio del proceso. Normalmente lo intentamos y luego tenemos un ir y venir para cambiar las cosas. Con esto es muy desafiante; Tienes que hacer mucho en las primeras etapas porque es difícil cambiar las cosas después”.
La certificación de gran parte de las instalaciones ha sido un desafío. La mayoría de los materiales y diseños para este tipo de edificios no han sido probados. Y por eso las empresas tuvieron que hacer demasiada ingeniería en algunos lugares: la sala interna presenta múltiples columnas de soporte sobresalientes que, según Blatz, requerían los reguladores. Las pruebas necesarias para aprobar el diseño sin columnas probablemente habrían llevado varios años.
Si bien hubo limitaciones de diseño, van der Velden-Volkmann dice que trabajar con el gobierno local en general fue "muy constructivo" durante el proyecto. En parte, esto se debió a que el volumen y el uso previsto para el sitio eran en gran medida los mismos que los del centro de datos cuboide previamente planificado, pero también a que los funcionarios estaban interesados en los aplausos.
"Estaban muy interesados en conseguir un edificio de este tipo en Heidelberg", añade van der Velden-Volkmann. “El propio consejero dijo 'queremos tener esto', así que hubo suficiente presión [para lograrlo]”.
Heidelberg iT buscará la certificación de TÜV (una organización alemana de certificación y pruebas técnicas) para demostrar que la instalación es segura y resistente, junto con la certificación ecológica Blue Angel para demostrar sus ventajas medioambientales.
Las debilidades de imprimir un centro de datos
A la ceremonia de entrega a finales de enero de 2024 asistieron unas 100 personas, incluidos miembros de los sectores de la construcción, la ciencia de los materiales y la prensa nacional, muy lejos de algunos eventos de centros de datos con un puñado de las mismas caras una y otra vez.
Sin embargo, DCD se sintió decepcionado porque la llave de gran tamaño entregada durante la ceremonia estaba hecha de espuma de poliestireno y no impresa en 3D; una oportunidad perdida. Pero la prensa de todo tipo ha sido visitante habitual del sitio.
"Pensamos que aquí apareceríamos en una revista y en un periódico", dice Blatz. “Nunca esperábamos que recorreríamos el mundo; que los chinos quieran una foto nuestra. Vino un equipo coreano y quiso verlo. Hemos tenido estadounidenses que han venido aquí. La televisión india también. Estamos orgullosos de tener ese interés”.
Las paredes de Wavehouse comprenden dos líneas de hormigón armado separadas por unos pocos centímetros (también conocidas como pared de doble piel) y unidas por varillas de acero. En urbanizaciones residenciales, el espacio entre las dos filas se rellenaría con aislamiento; aquí, se ha llenado con más hormigón ya que no es necesario mantener más calor y mejora la resistencia de las paredes.
Debido a limitaciones en torno al marco del pórtico que sostiene la impresora, Wavehouse se imprimió en tres segmentos. Luego se imprimieron las piezas de conexión y se colocaron en su lugar para sellar la instalación; las costuras entre los segmentos se notan en el interior una vez señaladas.
Durante la fase de diseño, Blatz dice que algunos de los software que usaban las firmas de arquitectura tenían dificultades para trabajar con algunas de las formas y ángulos propuestos, y requerían programación adicional para acomodar estos cálculos en sus modelos 3D.
"Se dieron cuenta de eso", dice. "También invirtieron mucho tiempo y dinero en descubrir cómo funciona y cómo calcular si estas paredes son lo suficientemente gruesas".
Los edificios impresos en 3D utilizan mucho menos metal que las construcciones tradicionales de hormigón y, a menudo, no requieren grandes cantidades de marcos de barras de refuerzo. Blatz dijo que esto significa que hay mucha menos estática en Wavehouse en comparación con un centro de datos tradicional.
Blatz también ha elegido deliberadamente el diseño del suelo elevado aprendido en una instalación anterior. En la losa se ha practicado un hueco de un metro para suelo técnico, pero la empresa ha optado por no poner ningún aislamiento térmico (se ha impermeabilizado).
Como resultado, la temperatura ambiente más fría del suelo proporciona 20 kW de refrigeración gratuita a la instalación. Cortar solo el hueco donde irán realmente los racks, en lugar de hasta la pared, también mejora la circulación del aire.
Para pintar el interior se utilizó un robot de pintura de la DAW Deutsche Amphibolin-Werke de Robert Murjahn, que pintó el tono verde de Heidelberg iT a juego con las zapatillas de neón de Blatz. El exterior, sin embargo, seguirá siendo de color gris cemento, aunque se colocarán paredes vivas a intervalos regulares a lo largo de la instalación.
Si bien las instalaciones no tendrán cercas perimetrales (una limitación de su ubicación), el sitio contará con múltiples puertas en sus puntos de entrada. Los gruesos muros también añaden mayor seguridad.
Por otro lado, Blatz dijo que había desafíos para garantizar que el techo de la instalación (plano y no impreso en 3D) fuera impermeable contra las ondulaciones de las capas impresas en 3D del edificio. Asimismo, la instalación de las puertas cortafuegos también fue un desafío.
Blatz señala que la impresión se vuelve más difícil cuando llueve mucho y que es mejor no dejar demasiado tiempo entre sesiones de impresión de segmentos.
"Aprendimos mucho", dice Blatz. "[Parte de esto fue] mucho más trabajo de lo que pensábamos".
Si bien no proporcionó una cifra, Mattias dijo que Wavehouse ha costado alrededor del doble del precio del otro centro de datos construido tradicionalmente que la compañía está abriendo, en parte porque los planes originales para un centro de datos en este sitio ya estaban completos y tuvo que ser reelaborado.
Sin embargo, dice que probablemente ahorrarían más dinero en futuras construcciones basándose en lo que aprendieron durante el proyecto.
¿Un centro de datos único?
Wavehouse puede seguir siendo el único centro de datos impreso en 3D en el futuro previsible.
Si bien había uno en juego en los EE. UU., el desarrollador optó por una modernización del almacén. Las limitaciones tecnológicas aún limitan el tamaño de cualquier edificio impreso, y los reguladores aún desconfían de diseños y materiales que en gran medida no han sido probados.
En EE. UU., EdgeCloudLink (ECL) originalmente iba a ofrecer centros de datos modulares fuera de la red impulsados por hidrógeno, construidos en unidades de 1 MW, utilizando impresión 3D.
ECL dijo anteriormente que planeaba asociarse con una constructora de impresión 3D local para su construcción inicial y luego comprar sus propias impresoras 3D. Sin embargo, para su primera instalación, la empresa optó por modernizar un almacén existente en lugar de imprimir una instalación, y por ahora busca centrarse más en modernizar los edificios existentes, con la posibilidad de volver al concepto de impresión 3D en el futuro.
"Personalmente creo que la conversión de edificios es probablemente más potente que la impresión 3D", dijo recientemente a DCD el fundador de la empresa, Yuval Bachar. "Hay mucho espacio vacío y se va a desperdiciar".
Dados los límites actuales de la construcción en torno a la impresión 3D en términos de tamaño físico, parece que imprimir un centro de datos de varios pisos de tamaño de hiperescala o de techo alto está fuera de nuestro alcance por ahora. Para un desarrollador dispuesto a probar los límites regulatorios con las juntas de planificación locales, un desarrollador Edge bien podría encontrar utilidad en esta nueva forma de construir. Pero el optimismo de la industria persiste.
"La pregunta interesante es qué viene después", dice van der Velden-Volkmann del SSV. "La tecnología es muy nueva, por lo que hay que ir paso a paso para obtener más conocimientos y luego ver qué sale a continuación".
Si bien Wavehouse es el primer centro de datos impreso en 3D, Peri3D desea que no sea el último.
“Creo que la infraestructura de TI y los respectivos edificios pueden ser algo para lo que se podría utilizar la impresión 3D. Creo que ya lo hemos conseguido”, afirma Lukas Bischofberger, especialista en comunicaciones corporativas y de marketing de Peri 3D.
“No necesariamente pensamos que dentro de 20 o 30 años todos los edificios saldrán de una impresora 3D. Para algunos tipos de edificios, otras formas de construcción pueden tener más sentido. Pero todavía creemos que hay muchos proyectos que realmente pueden beneficiarse de esto”.
Tanto Blatz como Kraus siguen entusiasmados con el concepto. Blatz afirma que imprimirá otro centro de datos en el futuro, mientras que Kraus ya está planificando la próxima construcción 3D de su empresa; un gran edificio industrial de dos pisos, dos veces más alto y tres veces más grande que Wavehouse.
"Imprimiré de nuevo", dice Kraus.
