Un robot per l’architettura autoportante, stampata in 3D

Con il contour crafting, il cantiere di domani per l’edilizia residenziale potrebbe essere come quello riprodotto in questo rendering: pochissima mano d’opera e grande precisione nell’esecuzione del progetto in tempi misurati in giorni e non mesi
Con il contour crafting, il cantiere di domani per l’edilizia residenziale potrebbe essere come quello riprodotto in questo rendering: pochissima mano d’opera e grande precisione nell’esecuzione del progetto in tempi misurati in giorni e non mesi

Il mondo della ricerca è molto spesso più avanti di quanto si possa immaginare e già nel 2002 il Professor Behrokh Khoshnevis, della facoltà Industrial & Systems Engineering della University of Southern California, pubblicava un corposo lavoro sul “contour crafting”. Di questa tecnologia si è saputo poco fino al 2010, quando il professor Khoshnevis prese contatti con la Nasa per applicare la tecnologia alla costruzione di una ipotetica base lunare.

Behrokh Khoshnevis, della facoltà Industrial & Systems Engineering della University of Southern California
Behrokh Khoshnevis, della facoltà Industrial & Systems Engineering della University of Southern California

L’approccio robotizzato per la costruzione di strutture stratificate tramite l’uso di materiali e strumenti costruttivi classici è il segreto di questa tecnologia. Partendo infatti da spatole, cazzuole e cementi, il sistema cerca di non stravolgere il processo costruttivo, bensì di eliminarne le componenti che rendono la costruzione tradizionale più costosa, meno produttiva e imprecisa.

Il sistema di alimentazione continua del cemento alla punta di estrusione permette la realizzazione di pareti continue, mentre un sistema robotizzato “pick and place” sistema le strutture prefabbricate per creare soffitti, porte e finestre
Il sistema di alimentazione continua del cemento alla punta di estrusione permette la realizzazione di pareti continue, mentre un sistema robotizzato “pick and place” sistema le strutture prefabbricate per creare soffitti, porte e finestre

Il sistema robotizzato per il controllo del posizionamento dell’ugello estrusore, combinato con dei sistemi di spatolatura e di esatto dosaggio del materiale ha permesso di rendere le strutture precise e ripetibili.

Nel 2010 il contour crafting viene proposto alla Nasa come soluzione per realizzare la base lunare permanente e l’idea diventa un progetto vero e proprio
Nel 2010 il contour crafting viene proposto alla Nasa come soluzione per realizzare la base lunare permanente e l’idea diventa un progetto vero e proprio

Con un computer che gestisce ogni fase del processo, ogni aspetto del progetto può essere studiato, simulato e ottimizzato con la ragionevole certezza della sua perfetta esecuzione.
Per la Nasa, la possibilità di costruire senza intervento umano è fra i motivi principali d’interesse in quanto consentirebbe di inviare i robot costruttori in missioni precedenti a quelle umane, che troverebbero la base pronta nelle sue strutture portanti e di protezione.

Dal CAD alla parete, senza che ci sia un passaggio da carte, progetti o casseforme. In questo modo la precisione e la ripetibilità sono garantite
Dal CAD alla parete, senza che ci sia un passaggio da carte, progetti o casseforme. In questo modo la precisione e la ripetibilità sono garantite

Per tutto il mondo, Contour Crafting è invece una tecnologia che permette da un lato la realizzazione in tempi molto brevi di strutture abitative adatte alla risoluzione di emergenze, e dall’altro di creare nuove forme da integrare in progetti di edilizia ricercata grazie al livello di finitura delle pareti. La strada aperta dalla soluzione Contour Crafting, infine, sta diventando l’ispirazione di altri progetti tecnologici che mettono al centro l’estrusione del materiale da costruzione assistita da computer, senza volerne replicare l’intera complessità.

 

IL CONTOUR CRAFTING VISTO DA MASSIMO MORETTI
Contour Crafting è da qualche tempo oggetto di attenzione sia per i recenti sviluppi in campo astronautico, sia per essere diventata l’ispirazione di altre soluzioni e aziende. Possiamo chiamarla stampa 3D o si tratta di qualcosa di diverso?
«Si tratta di stampa 3D in quanto è comunque manifattura additiva, però Contour Crafting è solo una delle tante possibili soluzioni per la costruzione di case. Spero inoltre che non sia una pura trovata per poter rivendicare dei diritti di proprietà intellettuale in quanto qualsiasi stampante 3D a estrusione prima realizza il contorno (ovvero i perimetri) per poi creare il riempimento che può essere strutturale o anche solo estetico».
Che vantaggi individua in questa tecnologia?
«Nessuna cassaforma, elemento di grande costo per una qualsiasi costruzione, poi si può gestire una porosità controllata nel materiale, rendendo il cemento un isolante termico. Anche la gestione della quantità di materiale, che è molto meno rispetto a quanto normalmente utilizzato, è un vantaggio. Infine c’è la libertà di forma e la qualità nelle forme stampate, anche se ritengo che ci sia un aspetto per me un po’ superato in quanto ancora una volta si rischia di andare a fare con le stampanti cose che si facevano con altri processi. Chi l’ha detto che una bella forma irregolare sia peggio di una parete liscia e dritta da casermone di antica memoria?
Mi auguro che presto le facciate delle case contengano elementi decorativi dati da pattern o da bassorilievi creati proprio grazie alla costruzione per deposizione a strati. Questi decori non costerebbero nulla di più».

Simulazione della realizzazione sulla Luna, con la tecnologia contour crafting, di una base in grado di ospsitare permanentemente gli astronauti
Simulazione della realizzazione sulla Luna, con la tecnologia contour crafting, di una base in grado di ospsitare permanentemente gli astronauti

Che impatto ha questa tecnologia sulla progettazione?
«Al momento sta cercando di fare con mezzi nuovi l’architettura tradizionale che in realtà male si sposa con le possibilità della manifattura additiva. Bisogna iniziare a sfruttare questi nuovi mezzi con le forme che ne traggono maggior beneficio e che sfruttano  caratteristiche quali l’autoportanza – come accade ad esempio per le forme naturali – eliminando gli interventi di sostegno e anche di abbellimento in fase di costruzione. La macchina, grazie alla sua precisione, offre libertà totale di progettazione, ma questa progettazione deve cercare di esaltare le caratteristiche delle forme estruse e non di replicare le squadrature e i soffitti classici, risultato di una tecnologia costruttiva superata dalla stampa 3D».
Il Dr. Behrokh Khoshnevis parla di case per tutti da costruire in un giorno e con poche migliaia di dollari: marketing o realtà?
«Non è detto che una casa costruita in un giorno sia quello che serve a un uomo. L’importante è l’impatto energetico, e il cemento in particolare ha una pesante impronta dal punto di vista energetico dovuta al processo produttivo. Se Contour Crafting afferma di azzerare il costo della mano d’opera umana, non è detto che questo sia realmente un costo in quanto in alcuni paesi in via di sviluppo il materiale e le infrastrutture necessarie a gestire il materiale costano molto più della mano d’opera.  Può essere un risparmio, ma la vera forza di questo processo si manifesterà quando troveremo dei materiali che avranno un basso impatto ambientale e riusciremo a dargli forma con l’additive manufacturing . Con questo sistema potremo realizzare strutture perfettamente disegnate con progettazione fatta al computer e che tiene quindi conto di ogni elemento di tipo strutturale e dinamico. La migliore performance possibile con il materiale disponibile sul posto grazie alla progettazione computerizzata; il materiale utilizzato è quello che serve dove serve, senza gli sprechi e le sovrabbondanze fatte per cautela su progetti frutto dell’esperienza pratica e non di calcoli oggettivi e scientifici».
Qual è il vero plus di Contour Crafting?
«Aver realizzato il primo estrusore veramente funzionante per il cemento, che non è assolutamente da sottovalutare in termini di visione e va riconosciuto il fatto che è stato il primo a immaginare la stampa di una intera casa. In questi anni però la visione si è ulteriormente evoluta e quindi la vera sfida è riuscire a portare l’elemento Km Zero in questo processo».

di Simone Majocchi

 

Massimo Moretti
Massimo Moretti

Massimo Moretti
Nasce nel secondo dopoguerra e fin da bambino osserva lavorare il padre nella sua officina, rimanendo affascinato da quel piccolo mondo dove dalla materia grezza si arriva al pezzo finito; insieme al padre si costruiscono giochi e si apprende come “fare”. Una ventina d’anni fa crea il Centro Sviluppo Progetti, un’azienda che si occupa dello sviluppo di progetti innovativi e dal quale circa tre anni fa prende vita Wasp Project – World’s Adanced Saving Project -, ovvero le tecnologie al servizio dell’uomo e il primo progetto riguarda proprio la realizzazione di case a km 0, a basso costo e basso impatto. Grazie agli anni spesi in ricerca specifica sul tema delle case, Massimo viene considerato in Italia una delle persone con maggiore esperienza e conoscenza sul tema della stampa 3D applicata all’edilizia.

 

 

 

 

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