Materiali green, tecnologie all’avanguardia, digitalizzazione dei processi: sono questi gli ingredienti dell’architettura del futuro, che strizza l’occhio alla sostenibilità e ad una nuova idea di urbanistica. In un contesto del genere non si può ignorare una tecnica che negli ultimi anni sta conquistando un posto di rilievo in diversi ambiti: la stampa 3D.
Non fa eccezione il settore edile: le sperimentazioni con stampanti 3D in questo campo sono ormai diffuse in tutto il mondo e riguardano gli oggetti e i materiali più disparati. Dalle pensiline delle fermate degli autobus ai plastici architettonici, passando per uffici e abitazioni.
Ebbene sì, tutti i vantaggi che questa innovazione porta con sé (come sostenibilità, rapidità di esecuzione e costi contenuti) potrebbero rappresentare una vera e propria rivoluzione per l’immobiliare e l’architettura del futuro. Ecco una lista delle 6 case stampate in 3D che scopriremo in questo articolo:
- The Summer House – di DUS Architects, Amsterdam
- AMIE – di ORNL, Tennessee
- Gaia – di WASP in collaborazione con RiceHouse, Italia
- Case per Community First! Village – di ICON insieme a Logan Architecture, Texas
- Casa per il Solar Decathlon Africa 2019 – di Be More, Marocco
- Villa antisismica a due piani – di HuaShang Tengda, Cina
Prima, però, qualche informazione in più sulla stampa 3D e sulle tecnologie maggiormente impiegate nell’edilizia.
Che cos’è la stampa 3D?
La stampa 3D, anche detta manifattura additiva (AM) nella produzione industriale, consiste nella realizzazione di oggetti tridimensionali a partire da modelli realizzati con software dedicati. Il macchinario riceve le informazioni sull’oggetto in questione e lo stampa depositando strati di materiale uno sull’altro.
La paternità della stampa 3D può essere attribuita a Chuck Hull, che nel 1986 inventò la stereolitografia. Oggi questa tecnologia viene impiegata in svariati ambiti tra cui quello edile, soprattutto perché il processo di stampa diviene ogni anno sempre più veloce, accessibile e potenzialmente economico.
Stampante 3D nell’edilizia: come funziona?
Al netto delle differenze di forme, progetti e materiali, la tecnica per realizzare un edificio stampato in 3D rimane pressoché identica a quella illustrata nelle righe precedenti.
Prendiamo come esempio il calcestruzzo, il materiale più comune: la stampante 3D innalza i muri uno strato alla volta, depositando calcestruzzo fluido da un ugello collegato ad un braccio meccanico (o ad una sorta di carroponte).
Il materiale deve risultare abbastanza liquido da essere estrudibile dall’ugello, ma non tanto da rendere i muri instabili, non essendo utilizzate casseforme per contenere il calcestruzzo. Durante questo processo, la stampante realizza le tracce per l’inserimento dei cavi e può estrudere anche elementi interni come piatti doccia o vasche. Una volta assestato il calcestruzzo, vengono inseriti cavi e condutture nelle apposite tracce e la struttura viene isolata.
Vantaggi e svantaggi di una casa stampata in 3D
Stampa 3D nell’edilizia: analizziamo i pro
Questa tecnologia è migliorata talmente tanto negli ultimi anni che potrebbe davvero rappresentare una rivoluzione per il settore edile, rispondendo ad esigenze reali e contemporanee come la crisi climatica o quella abitativa. Tra i principali vantaggi:
- Tempi e costi di costruzione: la stampa 3D richiede meno addetti ai lavori, meno macchinari e riduce gli sprechi di materiali, risultando più conveniente da un punto di vista economico rispetto alle tecniche di costruzione tradizionali. Questa riduzione dei costi di costruzione si traduce anche in un risparmio di tempo: oggi per stampare una casa in 3D bastano pochi giorni (o addirittura ore), al fronte dei più lunghi tempi di organizzazione di un cantiere tradizionale. Secondo Marco Vonk (marketing manager di Saint Gobin Weber Beamix), costruendo in 3D si potrebbero risparmiare “il 60% del tempo e l’80% della manodopera”.
- Sostenibilità: la riduzione degli sprechi data dalla gestione più efficiente delle risorse e dei rifiuti non rappresenta soltanto un vantaggio economico, ma è anche un passo importante verso un’edilizia sostenibile. Il processo di stampa 3D, inoltre, è potenzialmente applicabile a qualsiasi materiale, il che lo rende particolarmente adatto all’esplorazione di nuovi materiali edili sostenibili. Un esempio tutto italiano che vale la pena citare è TECLA, un’unità abitativa estrusa utilizzando direttamente la terra cruda del sito di costruzione, progettata e realizzata dallo studio Mario Cucinella Architects.
- Replicabilità: la possibilità di replicare le abitazioni e costruire in maniera modulare è un altro vantaggio da non sottovalutare: la fase progettuale e quella realizzativa quasi si equivalgono, quindi le modifiche possono essere apportate più velocemente rispetto che nel processo tradizionale. Questo approccio potrebbe essere utile nell’ottica di costruire unità abitative per le situazioni di emergenza come nubifragi o terremoti, abbattendo drasticamente costi e tempi di costruzione.
- Digitalizzazione: un processo di costruzione totalmente digitalizzato riduce il margine di errore umano. La tecnologia di stampa in 3D non ha la necessità di stampare i disegni, infatti il render del progetto viene direttamente convertito in istruzioni per la stampante: questo si traduce sia in una semplificazione dei processi che nell’eliminazione della libertà di interpretazione da parte degli addetti alla costruzione.
Stampa 3D nell’edilizia: consideriamo anche i contro
Se è vero che l’utilizzo di questa tecnologia sta cominciando a prendere piede in tutto il mondo, è anche vero che ci sono ancora dei dubbi a riguardo e delle zone grigie su cui andrebbe fatta maggiore chiarezza. Vediamo quali sono queste aree di miglioramento:
- Gap educativo delle maestranze: non si può ancora dire che ci sia una conoscenza reale ed approfondita della stampa 3D da parte degli addetti ai lavori. Per garantire la diffusione di questa tecnologia, infatti, c’è bisogno anzitutto di formare dei lavoratori in grado di gestire il processo di stampa: a questo proposito, le aziende che utilizzano metodi tradizionali e consolidati dovrebbero essere spronate ad investire nell’innovazione anche attraverso agevolazioni burocratiche, che ad oggi non ci sono.
- Mancanza di standard di certificazione internazionali: per il momento non sono ancora stati definiti degli standard internazionali di ispezione dei macchinari e dei processi di costruzione: non avere linee guida per garantire la sicurezza sul lavoro e non poter ancora verificare la durabilità delle strutture stampate, contribuisce ad irretire le aziende nell’utilizzo di questa tecnologia.
- Incertezza sulle modalità di impiego: non ci sono ancora gli estremi per definire fin dove si può spingere l’impiego della stampa 3D nell’ambito edile. Il rapporto costi/benefici dell’utilizzo di questa tecnologia risulta vantaggioso e competitivo nella costruzione di singole unità abitative (anche su più piani), ma non sappiamo se sia altrettanto conveniente adoperarla nella realizzazione di progetti più grandi (come interi palazzi, grattacieli o grandi opere).
Case e stampa 3D: 6 progetti rivoluzionari
1. The Summer House
Il progetto Urban Cabin è il primo passo di DUS Architects verso la realizzazione di abitazioni sostenibili e personalizzate utilizzando la stampa 3D. The Summer House sorge su uno dei canali di Amsterdam, in una ex zona industriale, e si propone di “ripensare l’intimità e lo spazio individuale all’interno della città”.
L’obiettivo del progetto è proprio quello di sensibilizzare le persone alla rivalutazione degli spazi urbani, trasformando (come in questo caso) zone della città considerate grigie e vuote in spazi di pace e condivisione, per sfuggire alla frenesia di tutti i giorni.
La casa, di soli 8 mq, è stata stampata con materiali ecosostenibili; all’esterno il portico è circondato da uno spazio verde, nel quale è stata posizionata una vasca da bagno da esterni (sempre stampata in 3D).
2. AMIE
Realizzata dal Dipartimento di Energia dell’Oak Ridge National Laboratory (ORNL), AMIE (Additive Manufacturing Integrated Energy) è “la prima dimostrazione al mondo di trasferimento wireless bidirezionale di energia di questa portata [6,6 kilowatt]”, come dichiara il capo del Gruppo di ricerca sull’elettronica di potenza e sulle macchine elettriche dell’ORNL.
Cosa significa? AMIE si compone di un’unità abitativa mobile di 45 mq e di un veicolo ibrido a essa collegata. Il veicolo e l’unità abitativa formano un ecosistema che si autoalimenta: il veicolo fornisce energia alla casa durante la notte, mentre la casa ricarica l’auto durante il giorno sfruttando un sistema di pannelli solari.
Sia la casa che il veicolo sono stampati in materiale polimerico rinforzato con della fibra di carbonio.
3. Gaia
Il progetto, nato nel 2018, prende il nome dalla “Terra” perché è proprio questo il materiale di cui è composta: Gaia è il primo modulo abitativo al mondo stampato in terra cruda. Il progetto nasce in Italia, dall’esigenza di WASP di ricercare un nuovo modo di intendere l’edilizia in maniera sostenibile, mettendo al centro l’impiego di materiali naturali di scarto e la salubrità degli ambienti.
Per realizzare questo ambizioso progetto WASP collabora con RiceHouse, una startup italiana impegnata nell’innovazione bioedile, che utilizza gli scarti ricavati dalla produzione del riso.
La casa, di 12 mq, risulta efficiente sia a livello energetico che climatico: le grandi vetrate e l’esposizione a Sud-Ovest le permettono di ricevere quanta più luce naturale possibile, mentre l’integrazione di sistemi di ventilazione naturale, la composizione e gli intrecci della struttura le conferiscono solidità strutturale senza rinunciare alla variazione geotermica.
4. Case per Community First! Village
Questo progetto coinvolge Icon e Logan Architecture nella costruzione di 6 unità abitative modulari per Community First! Village. Si trova ad Austin (in Texas) ed è un quartiere ideato per supportare le persone senza fissa dimora della città, offrendo loro aiuto e case a basso costo.
Ogni abitazione è di 38 mq ed è formata da un soggiorno, una camera da letto, una cucina, un bagno e un ampio portico antistante la casa. La miscela di calcestruzzo con la quale sono state stampate queste case nel 2020, rispetto ai materiali da costruzione tradizionali, rappresenta una barriera integrata contro l’umidità, risulta più resistente alle muffe e alle calamità naturali (vento, incendi) ed è anche più efficiente dal punto di vista termico.
5. Casa per il Solar Decathlon Africa 2019
La prima casa stampata in 3D del continente africano (più precisamente in Marocco), in occasione del Solar Decathlon Africa 2019, è stata progettata e realizzata dalla compagnia spagnola Be More.
L’azienda si pone come obiettivo quello di stampare unità abitative ecosostenibili a costi ridotti, per questo focalizza la sua ricerca su materiali innovativi per l’edilizia e macchinari all’avanguardia, come la stampante 3D BEM Pro 2, che ha realizzato questa casa in calcestruzzo di 32 mq in sole 12 ore.
6. Villa antisismica a due piani
L’ormai colosso cinese della stampa 3D HuaShang Tengda si affermò nel 2016, quando realizzò questa abitazione sviluppata su due piani.
Se vi state chiedendo quanto tempo sia servito per stampare questa villa da 400 mq, la risposta vi lascerà a bocca aperta: solo 45 giorni! Per realizzarla sono state utilizzate 20 tonnellate di calcestruzzo C30, che conferiscono grande solidità alla struttura: dai test sismici effettuati, infatti, pare che la villa possa resistere ad un terremoto di magnitudo 8 sulla scala Richter.
Progettazione case in 3D: presente e futuro di questa tecnica nell’edilizia
Come abbiamo visto, la stampa 3D ad uso edile sta facendo passi da gigante e le statistiche dei prossimi anni non faranno che confermare che, pur presentando qualche margine di miglioramento, questa tecnologia può essere una rivoluzione per l’architettura sostenibile. Anche i dati lo confermano, infatti dalle analisi del Report di Polaris Market Research sulle possibilità di mercato della stampa 3D in ambito edile, è prevista una crescita dell’88.4% da oggi fino al 2029.
La digitalizzazione dei cantieri è diventata una priorità per costruire le città del futuro in maniera più efficiente e sostenibile: è importante portare l’innovazione anche nei processi di costruzione tradizionali e a volte per farlo basta un’app. I software di gestione dei cantieri come PlanRadar, infatti, sono pensati proprio per aiutarti nel processo di digitalizzazione del tuo business, ottimizzando tutte le risorse (sia umane che materiali) per ricavare un profitto più ampio sulla commessa in un ambiente lavorativo più funzionale.
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