Un articolo che fa un breve riassunto delle potenzialità della stampa 3d
La casa? Si costruisce con la stampante
Permette di riprodurre oggetti tridimensionali partendo da un modello digitale realizzato con un software di modellazione 3D
REGGIO EMILIA – Anche se ancora non possiamo apprezzare il reale impatto dell’avvento della stampa in 3D nella vita di tutti i giorni, il suo utilizzo sta prendendo piede nei più svariati settori e si appresta a rivoluzionare anche le costruzioni edili.
La stampante 3D permette di riprodurre oggetti tridimensionali partendo da un modello digitale realizzato con un software di modellazione 3D. Si tratta di una forma di produzione additiva molto veloce e affidabile che permette la realizzazione di un grande sogno: la materializzazione di qualunque oggetto in tempo reale.
Attraverso questa tecnologia è possibile stampare e assemblare parti composte da vari materiali con diverse proprietà fisiche e meccaniche in un singolo processo di costruzione. L’oggetto viene creato attraverso una procedura che prevede il posizionamento di uno strato sopra l’altro, procedendo per sezioni trasversali.
Già all’inizio del 2011, all’alba di questa invenzione, The Economist scriveva: “La stampa tridimensionale rende economico creare singoli oggetti tanto quanto crearne migliaia e quindi mina le economie di scala. Essa potrebbe avere sul mondo un impatto così profondo come lo ebbe l’avvento della fabbrica… Proprio come nessuno avrebbe potuto predire l’impatto del motore a vapore nel 1750, o della macchina da stampa nel 1450, o del transistor nel 1950, è impossibile prevedere l’impatto a lungo termine della stampa 3D. Ma la tecnologia sta arrivando, ed è probabile che sovverta ogni campo che tocchi.”
Con il passare degli anni il costo delle stampanti 3D si è considerevolmente ridotto rendendole accessibili anche alle piccole e medie imprese e quindi contribuendo alla diffusione del loro utilizzo nei più svariati settori.
Come funziona una stampante 3D?
Esistono differenti tipologie di stampanti 3D e quelle più diffuse funzionano mediante un processo di produzione additiva, creando l’oggetto uno strato alla volta, partendo da quelli sottostanti e mano a mano sovrapponendoli fino a coprire l’intera altezza. In questo caso il procedimento può avvenire per Sinterizzazione Laser Selettiva, ovvero scaldando degli appositi materiali, solitamente polveri metalliche o sostanze termoplastiche, per poi sistemarle nella posizione corretta.
Lo stesso risultato si può ottenere mediante la Modellazione a Deposizione Fusa, in cui viene utilizzato un ugello riscaldato che alza la temperatura del materiale prima di depositarlo. Vengono utilizzati dei filamenti, plastici o metallici, arrotolati su una sorta di matassa che viene progressivamente srotolata durante la stampa.
Un’altra tecnica che viene di solito utilizzata in campo industriale è quella della Produzione per Laminatura degli oggetti, in cui ogni strato viene inciso da un laser prima di essere posizionato su quello sottostante.
Ma cosa si può creare con la stampante 3D?
Fin dall’inizio l’ambito di utilizzo delle stampanti 3D è stato quello industriale. Con questa tecnologia è possibile creare qualsiasi oggetto, quindi è stata utilizzata per realizzare prototipi in modo rapido e poco costoso. In questo modo ingegneri e designer possono toccare con mano le loro creazioni senza bisogno di avviare un vero e proprio processo produttivo.
Negli ultimi anni l’utilizzo della stampa 3D si è diffuso nei più svariati ambiti d’applicazione:
Per l’utilizzo in ambito domestico, già nel 2012, il portale svedese The Pirate Bay presentava una sezione dedicata alla condivisione di file per le stampanti 3D, per realizzare modelli di qualsiasi tipo: giocattoli, modellini, loghi, rappresentazioni di quadri in 3D etc.
In ambito artistico questa tecnologia viene utilizzata per creare opere d’arte: ad esempio, la stilista olandese Iris van Harpen, con una stampante 3D, ha realizzato una collezione di abiti da passerella.
In ambito spaziale, la stampante 3D può essere portata nello spazio ed utilizzata per stampare autonomamente pezzi di ricambio metallici, contendo costi e sprechi.
In campo archeologico, questa tecnologia viene utilizzata per produrre modelli tridimensionali di reperti o edifici solo parzialmente conservati, o integrazioni di parti mancanti, oppure per la creazione di copie di oggetti originali acquisiti tramite scansione 3D.
In campo medico la stampa 3D viene attualmente utilizzata per la produzione di protesi ed apparecchi acustici e dentali personalizzati; ma non solo, ad Utrecht è stato effettuato il primo trapianto di cranio utilizzando una calotta cranica realizzata con una stampante 3D; in altri casi questa tecnologia viene utilizzata per supportare le attuali tecniche chirurgiche, come nel caso in cui, grazie alla ricostruzione in 3D del cuore di un bambino di 14 mesi è stato possibile effettuare un’operazione prima impensabile, oppure nel caso in cui è stato possibile effettuare la ricostruzione facciale ad un ragazzo vittima di un terribile incidente. L’obiettivo che i ricercatori si pongono è quello di arrivare alla creazione di “bio-stampanti”, macchine in grado di riprodurre cellule,
In campo edilizio/architettonico le stampanti 3D vengono comunemente utilizzate per la creazione di modelli di edifici e plastici. Oggi però i progetti sono diventati molto più ambiziosi con la stampa di veri e propri edifici.
Ad avere una delle prime intuizioni riguardo all’idea di stampare case è stato l’ingegnere italiano Enrico Dini, già noto come “l’uomo che stampa le case”. La sua megastampante 3D probabilmente è la prima al mondo nel suo genere ed utilizza sabbia anziché plastica per costruire grandi oggetti di design, ma anche barriere coralline. Dini attraverso la collaborazione con l’Institute for advanced architecture of Catalonia di Barcellona, sta seguendo un progetto di edilizia sostenibile per “stampare villette di terra cruda”. Come dichiarava l’ingegnere italiano poco più di un anno fa: “in due o tre anni già potremmo cominciare a vedere le prime, vere case ‘stampate’ e abitabili”.
Attraverso il progetto Print a House, realizzato dagli architetti Frederik Agrup e Nicholas Bjorndal dello studio danese Entileen è stata costruita Villa Asserbo, la prima casa interamente stampata, anche se non mediante stampa additiva. L’abitazione, completamente eco-compatibile, è stata definita dai suoi ideatori “Eco casa del futuro”; si trova a 60 Km da Copenaghen ed è realizzata con 820 fogli di legno multistrato, stampati in base ad uno schema digitale da una fresatrice computerizzata ad alta precisione e assemblati sul posto. La costruzione non necessita di più di due persone e non c’è bisogno di betoniere, gru o macchinari pesanti, nemmeno per le fondamenta, in quanto la casa poggia su 28 pali infissi profondamente nel terreno. Si tratta di un’abitazione costruita in circa 4 settimane, quindi facilmente riproducibile e a basso impatto ambientale in tutte le fasi, dalla costruzione allo smantellamento, che può essere compiuto facilmente, con la piena riciclabilità di tutte le sue parti. Oltre ad essere realizzata esclusivamente in legno certificato proveniente dalle vicine foreste finlandesi, il materiale di scarto è stato ridotto al minimo grazie al processo computerizzato e all’alta precisione del macchinario utilizzato. Anche l’utilizzo dell’acciaio ridotto all’essenziale e l’inserimento di pannelli fotovoltaici e solare termico, completano il quadro green della costruzione, che è già stato riconosciuto un approccio rivoluzionario al mondo delle costruzioni. Gli schemi di realizzazione di questa vera a propria casa si trovano su una piattaforma digitale che può essere inviata a chiunque, questo permette di affrontare rapidamente le emergenze abitative in caso di catastrofe o di difficoltà sociali. La diffusione della fresatrice a controllo numerico che ha stampato i fogli di legno multistrato rende possibile la riproduzione dello stesso progetto, senza grandi difficoltà, in qualsiasi parte del mondo.
Anche l’architetto olandese Janjaap Ruijssenaars sta attuando il progetto Landscape House che prevede la realizzazione di una vera a propria casa partendo da componenti prodotti con stampanti 3D. L’edificio galleggiante e dalla forma molto originale è un esperimento che permette di esplorare e condividere le potenzialità della stampa 3D.
Un altro progetto degno di nota è quello realizzato negli Stati Uniti con la stampa di una casa a due piani di 230 mq. in sole 24 ore. Il progetto, basato sul lavoro di alcuni ricercatori della University of Southern California, sfrutta una tecnologia denominata Contour Crafting, ideata dal professor Behrokh Khoshnevis. La gigantesca stampante 3D utilizzata per costruire l’abitazione utilizza cemento a presa rapida per stendere uno strato dopo l’altro, fino a costruire muri e pavimenti dell’edificio. “Un’intera casa, o anche una serie di case anche con differente design per ognuna, potrebbe essere automaticamente costruita in un colpo solo, comprese tutte le condutture per elettricità, fognature ed aria condizionata in ogni edificio”. Si tratta di un’edilizia rispettosa dell’ambiente che permette notevoli risparmi energetici e la diminuzione della quantità di materiali utilizzati. La tecnologia “Contour Crafting” risulta molto interessante anche per la NASA perchè potrebbe permettere la realizzazione dei primi insediamenti sulla Luna e su Marte, obiettivo dei prossimi decenni.
Le case realizzate dall’azienda cinese Winsun Decoration Design Engineering non sono certamente le più belle e lussuose, ma di sicuro sono quelle realizzate più rapidamente sul mercato. Grazie alla stampa 3D in meno di 24 ore sono state realizzate 10 abitazioni. Mediante l’inchiostro formato da cemento ad alta temperatura e fibra di vetro, vengono creati strati di cemento armato fino a costruire la struttura che viene poi assemblata dagli operai in un secondo momento direttamente sul cantiere. Anche se la manodopera non viene del tutto eliminata, i tempi e i costi di realizzazione vengono notevolmente abbattuti rispetto ai metodi tradizionali di costruzione: una casa di 15 metri di lunghezza, 10 metri di larghezza e 6 metri di altezza viene costruita in meno di 8 ore con una spesa di 5.000 dollari (circa 3.600 euro).
Naturalmente, restano da valutare i rischi che l’esasperazione dell’utilizzo delle stampanti 3D nella costruzione di edifici potrebbe comportare per i paesaggi e per il settore edile, ma sicuramente questa metodologia ha grandi potenzialità nei casi di emergenza abitativa causata da catastrofi naturali, o in situazioni estreme dove diventa praticamente impossibile intervenire con i metodi costruttivi convenzionali.
da reggionline.com