Un professore dell’Arizona State University ha ricevuto 2 milioni di dollari per promuovere quella che l’università chiama “collaborazione intorno alla ricerca sulla stampa 3D del calcestruzzo”.
Narayanan Neithalath, un professore di ingegneria civile presso le Ira A. Schools of Engineering presso l’Arizona State University, nonché quattro colleghi di altre istituzioni hanno ricevuto la sovvenzione quinquennale dal programma AccelNet della National Science Foundation a sostegno della creazione di legami di collaborazione con affrontare le sfide nel campo della scienza e dell’ingegneria.
“La stampa 3D presenta diversi vantaggi rispetto alla costruzione in cemento convenzionale”, ha affermato Neithalath. “Ad esempio, il metodo è molto più efficiente. Possiamo ridurre della metà lo spreco di materiale e possiamo anche creare strutture non convenzionali. Ma la realizzazione dei vantaggi richiede che una comunità cerchi e sviluppi gli strumenti, le tecniche e gli standard per trasformare questa innovazione in una realtà più ampia “.
Il progetto
Secondo ASU, Neithalath e i suoi partner stanno creando una “rete di reti” chiamata 3DConcrete per condividere conoscenze e opportunità in 13 paesi.
“Ogni paese o regione ha la propria rete professionale relativa al calcestruzzo”, ha detto Neithalath. “Ma stiamo cercando di stabilire una collaborazione più ampia per la ricerca e lo sviluppo di argomenti in calcestruzzo e affini stampati in 3D per aiutare a far progredire le capacità dell’industria”.
Shiho Kawashima, professore associato di ingegneria civile alla Columbia University e membro del team, ha aggiunto che un’interazione più diretta è cruciale per questo sforzo, osservando che molti sul campo hanno familiarità con il lavoro dei loro coetanei, ma non lo sono necessariamente collaborare.
Oltre alle relazioni tra i docenti, l’Università riferisce che 3DConcete sosterrà gli scambi di studenti tra le istituzioni membri. I partecipanti possono trascorrere otto settimane in un’altra università a livello nazionale o all’estero per vedere cosa e come stanno lavorando gli altri sul campo, incluso il coinvolgimento con aziende affiliate a tali università.
Raissa Ferron, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria civile, architettonica e ambientale presso l’Università del Texas ad Austin, che è anche un membro del team del progetto di sovvenzione, ha affermato che il lavoro deve anche valutare il modo in cui viene insegnato ai giovani professionisti.
“Gli ingegneri civili in genere comprendono la scienza dei materiali e l’ingegneria del calcestruzzo e dell’acciaio. Non siamo immersi nella programmazione e nella robotica “, ha detto. “Ma l’innovazione di questo ordine richiede che valutiamo il modo in cui formiamo i nostri studenti. Di quali informazioni e competenze avranno bisogno quando i progressi tecnici cambieranno la natura del nostro campo? Questa è una domanda che dovremmo considerare nella conversazione con tutti “.
Neithalath conclude che il progetto mira a creare la piattaforma condivisa che promuoverà nuove idee da tutti.
Narayanan Neithalath della Arizona State University (ASU) e quattro colleghi di altre università hanno ottenuto un finanziamento di 2 milioni di dollari, della durata di cinque anni concesso dal programma National Science Foundation ‘s AccelNet , al fine di promuovere la collaborazione sulla stampa 3d in cemento fra più di tredici paesi. L’iniziativa accelererà anche i progressi nella produzione additiva (AM) del calcestruzzo e aiuterà ad affrontare le sfide nel campo della scienza e dell’ingegneria.
I ricercatori stanno creando una rete di stampa 3D in cemento o concreta che verrà chiamata 3DConcrete. Questa “rete di reti” promuoverà le interconnessioni globali e il consenso internazionale sulle migliori pratiche, sui materiali e sulla standardizzazione del design stampato in 3D e coinvolgerà i ricercatori in un “ecosistema dell’innovazione” per facilitare il trasferimento tecnologico. In effetti, Neithalath ha affermato che, poiché ogni paese o regione ha la propria rete professionale quando si tratta di calcestruzzo, il suo team tenterà di stabilire una collaborazione più ampia concentrandosi sulla ricerca e lo sviluppo di argomenti concreti stampati in 3D e affini per aiutare a far progredire le capacità del settore.
“La stampa 3D presenta diversi vantaggi rispetto alla costruzione in cemento convenzionale”, ha affermato Neithalath. “Ad esempio, il metodo è molto più efficiente. Possiamo ridurre della metà lo spreco di materiale e possiamo anche creare strutture non convenzionali. Ma la realizzazione dei vantaggi richiede una comunità per ricercare e sviluppare gli strumenti, le tecniche e gli standard per trasformare questa innovazione in una realtà più ampia “.
Il calcestruzzo è il singolo materiale più utilizzato al mondo. Gli uomini usano il cemento da migliaia di anni. Gli scienziati dei materiali hanno persino scoperto che gli ingredienti di base del cemento venivano mescolati fin dai tempi dell’antico Egitto, in quello che avrebbe potuto essere un calcestruzzo geopolimerico. Quindi, i romani perfezionarono il cemento, creando alcune delle più grandi strutture della storia che sono ancora in piedi 2000 anni dopo. Tuttavia, dalla scoperta del cemento Portland e del calcestruzzo moderno all’inizio del XIX secolo, non è cambiato molto. (anzi il cemento Portland è probabilmente inferiore al calcestruzzo romano)
I costruttori di calcestruzzo si sono sforzati di modernizzare il settore e sembra che le nuove tendenze nella tecnologia del calcestruzzo contribuiranno a ridurre i costi di costruzione e migliorare l’efficienza sia all’interno che all’esterno dei cantieri. Il calcestruzzo stampato in 3D, in particolare, ha il potenziale per migliorare in modo significativo la velocità, la sicurezza, l’efficienza, le prestazioni e la sostenibilità della costruzione in calcestruzzo per soddisfare le future sfide di costruzione del mondo, come la carenza di manodopera, il controllo di qualità e la riduzione dell’errore umano. I recenti progressi nella scienza dei materiali, nella robotica e in altri campi stanno consentendo la stampa 3D del calcestruzzo nei cantieri edili, con progetti nelle Americhe, in Europa e in Asia che stampano già intere case e potenzialmente edifici residenziali .
La ricerca di Neithalath, per migliorare la progettazione e lo sviluppo di infrastrutture e materiali da costruzione sostenibili, gli è valsa l’attenzione internazionale nel campo. Considerato una stella nascente nelle aree emergenti di nuovi e innovativi materiali di ingegneria civile, Neithalath si è concentrato sui metodi per la produzione di cemento e calcestruzzo più durevoli, nonché sugli impatti ambientali della loro produzione e sull’utilizzo durante il ciclo di vita.
Neithalath lavora con: i colleghi di ingegneria civile Jan Olek, professore alla Purdue University ; Raissa Ferron, professore associato presso l’ Università del Texas ad Austin ; Gaurav Sant, professore presso l’ Università della California, Los Angeles , e Shiho Kawashima, Professore associato presso la Columbia University , Neithalath si concentreranno ora sulla fornitura di un meccanismo per la condivisione della conoscenza, il networking e l’educazione della prossima generazione di professionisti. Il progetto 3DConcrete coprirà sei continenti e 13 paesi, con attività di tutoraggio che collegheranno anche colleghi in Asia, Europa, Medio Oriente, Australia e Americhe.
Le ampie collaborazioni forniranno anche preziose opportunità agli studenti e ai ricercatori all’inizio della carriera per approfondire le loro conoscenze e diventare leader in questo campo emergente. Oltre alle relazioni tra i docenti, 3DConcrete supporterà eventi di networking, workshop, webinar e programmi di scambio di studenti per sviluppare e nutrire una nuova generazione di ricercatori e forza lavoro diversificati e competitivi a livello globale nel calcestruzzo stampato in 3D.
Gli sforzi di interazione più diretti coinvolgeranno più accademici con il lavoro tra pari, qualcosa che Kawashima ha ritenuto necessario in un campo in cui gli accademici non stanno necessariamente collaborando. L’esperto ha spiegato che, sebbene “siamo persone che si occupano di cemento e materiali in calcestruzzo”, è necessario che si rivolgano a professionisti in altri campi, come architettura, robotica e ingegneria strutturale, per aumentare le iniziative di ricerca.
Allo stesso modo, Ferron ha indicato che la natura interdisciplinare della stampa 3D concreta richiede non solo la collaborazione professionale, ma anche una revisione dei modelli educativi. Principalmente perché gli studenti avranno bisogno di più formazione e abilità, come nella robotica e nella programmazione, per cambiare la natura del campo in futuro. I cambiamenti più ampi rappresentati dalla stampa 3D del cemento offrono un mezzo per portare più donne e minoranze nella costruzione, ha affermato Ferron.
“L’edilizia è uno dei settori più vasti dell’economia, ma ad alcuni gruppi di persone è stata impedita la piena partecipazione. La stampa 3D del calcestruzzo rappresenta un’opportunità per reinventare il campo. Ad esempio, se questa innovazione significa che i lavoratori non dovranno necessariamente ritirare attrezzature pesanti, possiamo dissociare la costruzione dall’essere un’arena maschile “, ha descritto Ferron.
In linea con questo, Neithalath ha concordato sul fatto che il cambiamento fondamentale nella scienza e nella pratica della costruzione è atteso da tempo e che questo richiede un nuovo pensiero a livelli fondamentali: “Non tutti i metodi convenzionali sono il meglio di ciò che è possibile, quindi questo progetto ha lo scopo di creare una piattaforma condivisa che può far germogliare nuove idee per portarci verso ciò che è possibile “.
