25 Giugno 2024
La stampa 3D sta trasformando radicalmente il nostro modo di concepire, progettare e realizzare oggetti di ogni tipo, dal settore automotive, al design, all’arredo, permettendo nuovi livelli di personalizzazione e creatività a costi sempre più accessibili. Tuttavia, le sue potenzialità rimangono largamente inespresse nel settore edile, dove potrebbero innescare un profondo cambiamento nel modo di costruire edifici e infrastrutture. Secondo sempre più esperti, questa tecnologia potrà offrire, in un futuro non troppo lontano, soluzioni rapide, economiche e sostenibili per il settore delle costruzioni, con un particolare focus sulla resistenza delle costruzioni ai terremoti in aree sismiche e sull’utilizzo di materiali naturali come terra cruda e argilla. Un esempio significativo di questa evoluzione è in Kazakistan, dove è stata recentemente completata la prima casa stampata in 3D dell’Asia Centrale, aprendo la strada a nuove possibilità per l’edilizia a livello globale. Questa abitazione, delle dimensioni di 100 mq, è stata realizzata utilizzando una miscela di cemento e fibre locali, dimostrando la possibilità di utilizzare materiali disponibili in loco per ridurre i costi e l’impatto ambientale delle costruzioni. Il processo di stampa della struttura ha richiesto solamente 5 giorni ed è stata realizzata per resistere a terremoti di magnitudo 7 e agli sbalzi termici estremi tipici della regione, rappresentando un nuovo standard di sicurezza e comfort abitativo. Un risultato reso possibile dall’utilizzo di un cemento super-resistente e da una tecnologia di stampa 3D all’avanguardia. La casa stampata in 3D ad Almaty è un esempio concreto di come la tecnologia possa essere utilizzata per migliorare la qualità della vita delle persone, offrendo soluzioni abitative innovative, resistenti e sostenibili. Questo progetto rappresenta un importante passo avanti nel settore edile e un modello da seguire per altre regioni del mondo che affrontano sfide simili. La possibilità di creare edifici con processi di stampa additiva introduce numerosi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, tra cui la riduzione dei costi, la diminuzione dei tempi di costruzione e una maggiore efficienza nell’uso dei materiali.
Vantaggi della Stampa 3D nell’Architettura
- Riduzione dei tempi di costruzione: La stampa 3D permette di accelerare significativamente il processo di costruzione. Progetti come la casa stampata in 3D in Kazakistan dimostrano come sia possibile completare edifici in tempi molto più brevi rispetto alle metodologie tradizionali.
- Minore manodopera: La necessità di meno lavoratori in cantiere si traduce in una riduzione dei costi di manodopera e in una maggiore sicurezza, poiché diminuiscono i rischi associati alla presenza umana.
- Riduzione degli sprechi di materiale: La stampa 3D utilizza solo il materiale necessario per la costruzione, riducendo significativamente gli scarti. Questo porta a un notevole risparmio di risorse e a una minore produzione di rifiuti.
- Sostenibilità ambientale: Utilizzando materiali locali e naturali, come la terra cruda e l’argilla, la stampa 3D può contribuire a ridurre l’impatto ambientale della costruzione. Inoltre, il processo stesso è meno inquinante, con una riduzione delle emissioni di CO₂ grazie alla precisione nella gestione dei materiali. Il progetto TECLA di WASP in Italia ne è un esempio concreto: TECLA, acronimo di “Technology and Clay”, è un progetto pionieristico realizzato da WASP (World’s Advanced Saving Project) in collaborazione con Mario Cucinella Architects. Si tratta di un prototipo di abitazione ecosostenibile interamente stampato in 3D a Massa Lombarda, in provincia di Ravenna, utilizzando materiali naturali e locali, come terra cruda (una miscela di argilla, limo e sabbia) proveniente dal sito stesso di costruzione.
- Flessibilità e personalizzazione: La tecnologia permette una grande libertà di design, consentendo agli architetti di realizzare forme complesse e personalizzate che sarebbero difficili o impossibili da ottenere con metodi tradizionali. Questo è particolarmente utile in contesti urbani affollati o in aree remote dove la logistica può essere complicata.
Sfide e limiti della stampa 3D nell’architettura
La stampa 3D nell’architettura è ancora agli albori della sua adozione su larga scala e diversi ostacoli ne limitano la diffusione. Di seguito sono elencate le principali sfide e limiti che devono essere affrontati per rendere questa tecnologia una pratica comune nel settore edile:
1. Costi Iniziali Elevati
- Acquisizione di Stampanti 3D:
Le stampanti 3D di grandi dimensioni, necessarie per la costruzione di edifici, rappresentano un investimento significativo. Il costo di acquisto, installazione e manutenzione di queste macchine può essere proibitivo per molte aziende.
- Formazione del Personale:
L’uso efficace delle stampanti 3D richiede personale altamente specializzato. Formare operai, tecnici e progettisti per utilizzare queste nuove tecnologie implica costi aggiuntivi e tempi di apprendimento che possono rallentare l’adozione della stampa 3D.
2. Regolamentazioni e Permessi
- Sviluppo di Normative:
Le normative edilizie esistenti spesso non coprono le specificità della stampa 3D, creando un vuoto normativo. È necessario sviluppare regolamenti che tengano conto delle peculiarità di questa tecnologia, garantendo sicurezza e conformità agli standard edilizi.
- Processo di Ottenimento dei Permessi:
Ottenere i permessi necessari per costruire con la stampa 3D può essere complicato e dispendioso in termini di tempo. La mancanza di linee guida chiare e di precedenti può rendere il processo burocratico lento e inefficiente.
3. Disponibilità dei Materiali
- Materiali Adatti alla Stampa 3D:
I materiali utilizzati nella costruzione tradizionale non sono compatibili con le tecniche di stampa 3D. La gamma di materiali adatti è limitata, e quelli disponibili sono spesso molto costosi.
- Ricerca e Sviluppo:
È fondamentale investire nella ricerca per sviluppare nuovi materiali che siano economici, sostenibili e adatti alla stampa 3D. Questo include la sperimentazione con materiali locali e riciclati che possano ridurre i costi e l’impatto ambientale.Un”interessante linea di ricerca e sviluppo è data dall’utilizzo delle macerie degli edifici crollati durante eventi sismici, per la costruzione di abitazioni di emergenza.
4. Mancanza di Riconoscimento e Standardizzazione
- Calcoli di Resistenza e Durabilità:
Le strutture stampate in 3D non seguono i modelli tradizionali di costruzione, rendendo difficile l’applicazione dei calcoli standard di resistenza e durabilità. La complessità delle forme e l’utilizzo di materiali innovativi richiedono un approccio diverso per valutare la capacità di queste strutture di resistere a carichi, agenti atmosferici e degradi nel tempo.
- Test Caso per Caso:
In assenza di standard consolidati, ogni progetto di edificio stampato in 3D deve essere sottoposto a test specifici per verificarne la sicurezza e la durabilità. Questo processo può essere lungo e costoso, rallentando l’adozione della tecnologia e limitando la sua applicazione su larga scala.
- Preoccupazioni degli Enti di Standardizzazione:
Gli enti di standardizzazione stanno valutando la sicurezza e la durabilità delle strutture stampate in 3D. La mancanza di dati e di esperienza a lungo termine rende difficile stabilire standard affidabili per questa tecnologia. È fondamentale che la ricerca e la sperimentazione continuino a fornire dati e prove concrete sulla performance delle strutture stampate in 3D, al fine di sviluppare normative appropriate.
5. Evoluzione Tecnologica e Obsolescenza
- Rapida Evoluzione della Tecnologia:
La tecnologia delle stampanti 3D è in continua evoluzione, con nuove tecniche di stampa e materiali che vengono sviluppati rapidamente. Questa rapida innovazione può portare a una veloce obsolescenza delle macchine e dei materiali esistenti, costringendo le aziende a continui aggiornamenti e investimenti.
- Adattamento ai Nuovi Materiali:
La continua introduzione di nuovi materiali richiede costanti adattamenti delle tecniche di stampa e delle macchine, rendendo difficile mantenere la compatibilità e l’efficienza con le attrezzature esistenti.
Esempi di realizzazioni architettoniche in 3D
Diversi esempi dimostrano che la stampa 3D non è più solamente una tecnologia futuristica, ma una realtà concreta che potrá trasformare radicalmente il modo in cui costruiamo.
- TECLA (Italia): Questo progetto rappresenta un importante passo in avanti nella costruzione di abitazioni ecosostenibili, utilizzando materiali naturali e locali per ridurre l’impatto ambientale. La casa TECLA, situata a Massa Lombarda (RA), dimostra come la stampa 3D possa essere utilizzata per creare abitazioni a basso impatto ambientale, confortevoli e dal design innovativo: https://www.inexhibit.com/case-studies/sustainable-house-in-italy-is-made-by-3d-printing-locally-sourced-clay/
- Ponte di Venezia (Italia): Questo ponte pedonale stampato in 3D rappresenta una perfetta sintesi tra innovazione tecnologica e rispetto del patrimonio culturale. La stampa 3D ha permesso di creare una struttura complessa e resistente, che si integra armoniosamente con l’ambiente circostante:
https://www.zaha-hadid.com/design/striatus/
- Office Building in Dubai (Emirati Arabi Uniti): Questo edificio per uffici è un esempio di come la stampa 3D possa essere utilizzata per realizzare strutture di grandi dimensioni in tempi rapidi e con un design innovativo. Il progetto dimostra il potenziale della stampa 3D per rivoluzionare il settore delle costruzioni commerciali:
https://www.cnet.com/culture/dubai-unveils-worlds-first-3d-printed-office-building/
- Houses in Eindhoven (Paesi Bassi): Questo progetto di case abitative stampate in 3D dimostra come questa tecnologia possa essere utilizzata per creare soluzioni abitative accessibili e personalizzate, aprendo nuove possibilità per il mercato immobiliare residenziale:
https://www.3dprintedhouse.nl/en/home/
- Edificio commerciale a Heidelberg (Germania): Questo progetto, attualmente in costruzione, rappresenta un’ulteriore pietra miliare nella stampa 3D di grandi strutture. L’utilizzo di materiali innovativi come il calcestruzzo speciale di Heidelberg Materials e le dimensioni imponenti dell’edificio (54 metri di lunghezza, 11 metri di larghezza e 9 metri di altezza) dimostrano la crescente capacità della stampa 3D di affrontare progetti ambiziosi e complessi
https://www.art-vibes.com/tech/the-wave-house-data-center-3d-printing-heidelberg/
I progetti realizzati dimostrano come la stampa 3D abbia il potenziale per rivoluzionare il settore edile: la capacità di costruire rapidamente abitazioni a basso costo e con un impatto ambientale ridotto è cruciale per affrontare la scarsità di alloggi, soprattutto in aree disagiate o colpite da calamità naturali. La possibilità di utilizzare materiali locali e naturali, come terra cruda e argilla, potrà contribuire inoltre a ridurre l’impatto ambientale delle costruzioni e a promuovere modelli di sviluppo proiettati verso l’economia circolare. Tuttavia, è importante sottolineare che la diffusione su larga scala della stampa 3D nell’edilizia richiede ancora tempo e investimenti. È necessario superare le sfide legate ai costi, alla regolamentazione e alla standardizzazione dei materiali e delle tecniche di costruzione. Nonostante ciò, i progetti già realizzati dimostrano che la stampa 3D ha il potenziale per rivoluzionare il settore edile, offrendo soluzioni innovative, sostenibili e resilienti per il futuro delle nostre città e comunità.
Sitografia
TechXplore: 3D printing promises to transform architecture forever
Re-Thinking the Future: Shaping Future Cities: 3D Printing and Architecture
Autore Alberto Forte
