Le tecnologie emergenti del 2024 per l’edilizia

Materiali, Tecnologia

31 Gennaio 2024

Cominciamo il 2024 passando in rassegna le diverse tecnologie innovative che stanno già rivoluzionando il modo in cui vengono progettati, costruiti e gestiti gli edifici e gli spazi urbani:

Materiali da Costruzione Innovativi: L’innovazione nei materiali da costruzione da sempre gioca un ruolo cruciale nel plasmare le innovazioni nell’edilizia, portando a edifici più durevoli e sostenibili. Materiali come il calcestruzzo autorigenerante, che ha la capacità di riparare autonomamente le proprie crepe, rappresentano molto più che una svolta significativa, ma una vera e propria rivoluzione. Questo tipo di calcestruzzo utilizza batteri o altri agenti autorigeneranti che, quando esposti all’acqua e all’ossigeno presenti nelle crepe, producono calcite, un minerale che riempie gli spazi vuoti riparando il cemento ed aumentandone la vita utile. Altra innovazione di rilevo che va qui ricordata è l’aumento dell’adozione di materiali leggeri ma estremamente resistenti, come compositi avanzati o nuove leghe metalliche. Questi materiali non solo riducono il peso strutturale degli edifici, ma offrono anche una resistenza superiore a condizioni ambientali avverse. Non va dimenticato che molti di questi materiali innovativi sono progettati con un occhio alla sostenibilità, utilizzando risorse rinnovabili o riciclate, riducendo così l’impatto ambientale dell’industria edilizia. Questi sviluppi non solo migliorano la qualità e la durata degli edifici, ma aprono anche nuove possibilità nel design e nella costruzione architettonica.
Intelligenza artificiale (AI) e Big Data: L’intelligenza artificiale (AI) sta rivoluzionando il settore dell’edilizia, specialmente nell’analisi dei Big Data, nella previsione dei problemi e nell’ottimizzazione dei processi di restauro e manutenzione. Attraverso l’elaborazione di enormi quantità di dati, l’AI potrà fornire insight preziosi sull’evoluzione dei materiali e sulle prestazioni degli edifici, permettendo di prevenire problemi strutturali e ottimizzarne la manutenzione. Questa tecnologia non solo aumenta l’efficienza e riduce i costi, ma migliora anche la sicurezza e la sostenibilità degli edifici, integrandosi perfettamente con altre tecnologie come il BIM (Building Information Modeling) e i sistemi IoT (Internet of Things), per una gestione più efficace e consapevole dei progetti edilizi.
BIM (Building Information Modeling): Il BIM rappresenta un’avanzata metodologia di gestione delle informazioni nel settore dell’edilizia e consente una pianificazione, progettazione, costruzione e gestione degli edifici sempre più accurata, fornendo una piattaforma integrata per tutte le fasi del processo costruttivo. Grazie all’integrazione con l’intelligenza artificiale, potrà consentire sempre di più dei flussi di lavoro automatizzati, migliorando significativamente la gestione dei progetti. Questo strumento è fondamentale per promuovere pratiche costruttive sostenibili, ottimizzando design e uso dei materiali. Nonostante i notevoli progressi, rimangono sfide come la resistenza al cambiamento e l’alto costo degli strumenti. Con l’integrazione anche della realtà aumentata e virtuale, BIM potrà aprire nuove prospettive, superando gradualmente ostacoli come il costo e l’accessibilità e facilitando la collaborazione tra i diversi stakeholder del progetto.
Edifici Intelligenti e Automazione: L’uso di sensori e sistemi IoT (Internet of Things) negli edifici sta diventando più diffuso. Questi sistemi permettono di monitorare e controllare vari aspetti dell’edificio, come l’illuminazione, la temperatura e la sicurezza, migliorando l’efficienza energetica e il comfort.
Sostenibilità e Edilizia Verde: L’attenzione alla sostenibilità sta guidando l’innovazione nel settore edile. Ciò include l’uso di materiali ecocompatibili, la progettazione di edifici a basso consumo energetico e l’integrazione di sistemi di energia rinnovabile.

Droni per l’Ispezione e il Monitoraggio: L’uso di droni per ispezionare e monitorare i cantieri sta diventando sempre più comune. I droni stanno diventando strumenti essenziali per raccogliere dati, creare mappe del terreno e persino trasportare materiali in zone difficili da raggiungere. I droni possono accedere a aree difficili da raggiungere e fornire dati dettagliati in tempo reale, consentendo una visione immediata delle condizioni del sito e facilitando decisioni rapide e informate. Questo aspetto è particolarmente prezioso per la gestione del cantiere, per la manutenzione e per la prevenzione dei rischi, contribuendo a una maggiore sicurezza e a una migliore pianificazione.
Tecnologie Digitali per la Sicurezza sul Lavoro: L’adozione di tecnologie come i dispositivi indossabili per monitorare la salute e la sicurezza dei lavoratori sta aumentando. Questi dispositivi possono rilevare potenziali pericoli e migliorare le condizioni di lavoro. Ad esempio, possono monitorare i livelli di esposizione a sostanze pericolose, le condizioni termiche estreme, o rilevare il livello di fatica fisica dei lavoratori. In alcuni casi, questi dispositivi sono in grado di inviare allarmi in tempo reale in situazioni critiche, come la caduta di un operaio o l’esposizione a gas tossici. Oltre alla rilevazione dei pericoli, questi dispositivi possono anche raccogliere dati importanti sulla salute generale dei lavoratori, come il battito cardiaco, la pressione sanguigna, e altri indicatori vitali e tali dati possono essere analizzati per identificare tendenze o problemi di salute comuni, permettendo di intervenire proattivamente per migliorare le condizioni di lavoro e contribuendo a creare un ambiente di lavoro più sicuro, efficiente e produttivo.
Software e Piattaforme Collaborative: Questi strumenti digitali migliorano significativamente la comunicazione tra i vari stakeholder, dalla progettazione alla costruzione, rendendo il processo più efficiente e riducendo la probabilità di errori. La collaborazione in tempo reale e la condivisione di informazioni attraverso queste piattaforme consentono una pianificazione più accurata e una gestione più efficace delle risorse. Inoltre, facilitano il reperimento di materie prime, permettendo di confrontare fornitori, prezzi e qualità dei materiali in modo più efficiente ed economico. Questo non solo ottimizza i costi, ma contribuisce anche a una maggiore sostenibilità dei progetti, grazie alla scelta di materiali più adatti e rispettosi dell’ambiente.
Realtà virtuale (VR) e realtà aumentata (AR): La VR e l’AR possono essere utilizzate per migliorare la progettazione e la costruzione di edifici. La VR permette agli architetti e ai costruttori di immergersi completamente in un ambiente virtuale, dove possono esplorare e interagire con modelli tridimensionali degli edifici prima che vengano costruiti. Questo non solo migliora la comprensione del progetto, ma consente anche di identificare e risolvere potenziali problemi in fase di progettazione, riducendo errori e costi. D’altra parte, l’AR può arricchire l’ambiente fisico reale con informazioni digitali sovrapposte, che possono essere visualizzate tramite dispositivi mobili o visori specializzati. Sul cantiere, l’AR può essere utilizzata per visualizzare in tempo reale informazioni dettagliate sugli aspetti costruttivi, come la posizione esatta delle strutture o delle tubature interne, facilitando il lavoro degli operai e migliorando la precisione della costruzione. Inoltre, l’AR può essere impiegata per la formazione del personale, fornendo istruzioni interattive e immersive che migliorano l’apprendimento e la sicurezza sul lavoro. L’’accessibilità crescente di realtà virtuale e piattaforme come il Metaverso potrà aprire nuove possibilità per la visualizzazione e la modifica dei progetti in ambienti virtuali condivisi. Questo non solo consentirà di migliorare la collaborazione tra i diversi stakeholder del progetto, ma costituirà un modo innovativo per presentare e modificare i progetti in tempo reale, indipendentemente dalla posizione geografica dei partecipanti.
Stampa 3D per la creazione di prototipi o strutture in scala reale: La stampa 3D sta modificando radicalmente sia la fase di progettazione sia quella di costruzione. Questa tecnologia permette la creazione rapida e precisa di modelli fisici e prototipi direttamente negli uffici di progettazione; la possibilità di stampare in 3D modelli dettagliati di edifici o componenti strutturali facilita enormemente la visualizzazione e la comprensione dei progetti, consentendo ai progettisti e ai clienti di valutare e modificare i design prima della costruzione effettiva. Oltre alla creazione di prototipi e modelli, la stampa 3D sta emergendo come un metodo innovativo per la costruzione di edifici in scala reale, specialmente in aree povere o sottosviluppate. Questo approccio offre numerosi vantaggi, tra cui una significativa riduzione dei costi e dei tempi di costruzione. La stampa 3D permette di costruire edifici strato per strato, utilizzando materiali sostenibili come il cemento o materiali naturali. Questo non solo migliora l’efficienza e riduce lo spreco di materiali, ma apre anche la strada a nuove possibilità architettoniche, consentendo forme e strutture che sarebbero difficili o impossibili da realizzare con metodi tradizionali ed utilizzando materiali sostenibili come il cemento o materiali naturali¹.

I Digital Twin consentono di creare modelli digitali avanzati che replicano fedelmente sistemi reali, come edifici, infrastrutture o interi ambienti urbani offrono modelli digitali avanzati che simulano sistemi reali, permettendo di simulare e analizzare il comportamento di una struttura nel mondo virtuale prima che questa venga realizzata o modificata nel mondo reale ed identificando problemi o anomalie.

Possono essere utilizzati per realizzare:

Previsioni e Analisi di Impatto dei cambiamenti su una struttura o un sistema, come modifiche architettoniche, interventi strutturali o variazioni nelle condizioni d’uso.
Monitoraggio in Tempo Reale: Con sensori e sistemi di raccolta dati integrati, i Digital Twin possono fornire aggiornamenti in tempo reale sullo stato di un edificio o di un’infrastruttura, permettendo di monitorare aspetti come l’efficienza energetica e l’usura strutturale.
Identificazione di Problemi e Anomalie, prevenendo malfunzionamenti o danni, e facilitando interventi di manutenzione mirati e tempestivi.
Simulazione di Scenari: I Digital Twin permettono di simulare diversi scenari, come eventi ambientali estremi per valutare la resilienza e l’adattabilità delle strutture.
Robotica per Trasporti e Sicurezza²: L’impiego di robot nel settore edile sta crescendo, con applicazioni che vanno dalla posa di mattoni alla sicurezza e ispezione dei cantieri, sebbene la loro adozione sia ancora limitata in quanto possono avere difficoltà in ambienti complessi o in presenza di compiti non standardizzati. Inoltre, l’alto costo e la necessità di manutenzione specifica rappresentano altre sfide per l’adozione su larga scala. il 2024 segna dunque un momento di importanti innovazioni nel settore dell’edilizia. La rivoluzione tecnologica 4.0, con l’adozione di materiali costruttivi avanzati, l’intelligenza artificiale, il Building Information Modeling, e nuove tecnologie di sicurezza, sta trasformando radicalmente il modo in cui concepiamo, costruiamo e gestiamo gli spazi urbani e gli edifici. Questi sviluppi non solo migliorano l’efficienza e la sostenibilità del settore, ma aprono anche nuove frontiere nel design e nella realizzazione architettonica. La sfida per i professionisti del settore sarà quella di adattarsi e integrare queste nuove tecnologie nei loro processi di lavoro, per rimanere competitivi in un ambiente che continua ad essere sempre più in rapida evoluzione.

¹ https://www.dezeen.com/2022/11/04/mighty-buildings-worlds-first-3d-printed-zero-net-home-california/
² In Giappone, a causa della scarsità di manodopera locale, i robot sono stati utilizzati per sostenere l’offerta di nuove case. Il robot Hadrian X, sviluppato dalla australiana Fastbrick Robotics, è in grado di posare precisamente fino a 1000 blocchi all’ora. In Europa, il robot SAM (Semi-Automated Mason) sviluppato dalla società statunitense Construction Robotics viene utilizzato per attività che possono essere controllate tramite smartphone

Bibliografia

The Impact of Emerging Technologies on the Construction Industry, Innovation Insight, Calie Pistorius, Delta Hedron, August 2017
Top 10 Strategic Technology Trends for 2023, Gartner
Ahmed Soliman, Ghazanfarah Hafeez, Emre Erkmen, Rajamohan Ganesan, Mohamed Ouf, Amin Hammad, Ursula Eicker, Osama Moselhi: “Innovative construction material technologies for sustainable and resilient civil infrastructure”, Materials Today: Proceedings, Volume 60, Part 1, 2022, Pages 365-372, ISSN 2214-7853, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.01.248

Web