In Qatar si avvicina al completamento la più grande scuola stampata in 3D
La stampa 3D in calcestruzzo sta affrontando in Qatar una prova molto diversa dalla costruzione di una piccola abitazione, di un padiglione dimostrativo o di una serie di elementi prefabbricati. Il progetto riguarda una scuola pubblica su due piani, con una superficie costruita che ha raggiunto circa 19.500 metri quadrati e oltre 28.000 metri quadrati di pareti estruse.
La costruzione fa parte di un programma nazionale che comprende quattordici nuove scuole pubbliche. Due di queste sono state selezionate per essere realizzate facendo ampio uso della stampa 3D in calcestruzzo. La superficie prevista è di circa 20.000 metri quadrati per ciascun edificio, per un totale potenziale di 40.000 metri quadrati.
Il progetto coinvolge la società di costruzioni qatariota UCC Holding, la Public Works Authority del Qatar, Ashghal, e il produttore danese di sistemi per la stampa 3D edilizia COBOD International.
I lavori rappresentano un test industriale importante non soltanto per le dimensioni dell’edificio, ma anche per l’organizzazione necessaria a utilizzare una grande stampante a portale su un’area molto più estesa rispetto al suo volume operativo.
I numeri del progetto in Qatar
I dati comunicati durante l’avanzamento dei lavori permettono di comprendere la scala dell’operazione:
| Elemento | Dato |
|---|---|
| Scuole comprese nel programma pubblico | 14 |
| Scuole previste con stampa 3D | 2 |
| Superficie programmata per ogni scuola stampata | Circa 20.000 m² |
| Superficie complessiva programmata | Circa 40.000 m² |
| Superficie costruita indicata nell’aggiornamento | Circa 19.500 m² |
| Pareti interne ed esterne stampate | Oltre 28.000 m² |
| Piani dell’edificio | 2 |
| Dimensioni del lotto per ogni scuola | 100 × 100 metri |
| Stampanti impiegate | 2 COBOD BODXL |
| Dimensioni di ogni stampante | 50 × 30 × 15 metri |
| Riposizionamenti programmati | 15 |
| Riposizionamenti completati | 14 |
I 19.500 metri quadrati di superficie costruita e i 28.000 metri quadrati di pareti non devono essere sommati. Il primo valore indica la superficie dell’edificio, mentre il secondo misura l’estensione delle pareti interne ed esterne prodotte mediante estrusione.
L’obiettivo dichiarato è ottenere il riconoscimento del Guinness World Records come più grande unità edilizia costruita con la stampa 3D e come maggiore operazione di stampa 3D in calcestruzzo eseguita nello stesso progetto. La certificazione formale dovrebbe essere richiesta dopo il completamento dell’ultima fase di stampa.
Due stampanti grandi come strutture industriali
Per realizzare le scuole, UCC Holding ha commissionato a COBOD due versioni personalizzate della stampante BODXL. Ogni sistema misura 50 metri in lunghezza, 30 metri in larghezza e 15 metri in altezza.
La macchina utilizza un’architettura a portale. Una testa di deposizione si muove lungo gli assi controllati dal sistema e deposita strati successivi di materiale cementizio seguendo i percorsi ricavati dal modello digitale dell’edificio.
Le pareti crescono dal basso verso l’alto attraverso cordoni sovrapposti. Il materiale deve mantenere caratteristiche che, nella costruzione tradizionale, possono sembrare in contrasto tra loro: deve essere abbastanza fluido da attraversare il sistema di pompaggio e l’ugello, ma sufficientemente stabile da sostenere gli strati successivi senza deformarsi.
COBOD indica per la BODXL la possibilità di lavorare su costruzioni multipiano, edifici pubblici e strutture industriali. Il sistema è modulare, ma rimane una macchina a portale fisso: una volta assemblato, può stampare soltanto all’interno del proprio volume operativo.
Nel caso delle scuole del Qatar emerge quindi un problema elementare: l’edificio è molto più grande della stampante.
Perché le stampanti sono state smontate quindici volte
Una BODXL lunga 50 metri non può coprire in una sola installazione un lotto di 100 per 100 metri, né seguire l’intero sviluppo delle pareti previste dal progetto.
UCC Holding ha suddiviso il lavoro in quindici aree. Dopo aver completato la stampa di una sezione, le due BODXL sono state smontate, trasferite nella posizione successiva e assemblate nuovamente.
Non si è trattato soltanto di muovere i portali metallici. A ogni trasferimento è stato necessario intervenire anche su:
- sistema di alimentazione del materiale;
- collegamenti elettrici;
- impianto di miscelazione;
- silo del cemento;
- tubazioni e pompe;
- area di pulizia;
- deposito delle materie prime;
- calibrazione degli assi;
- controllo del flusso di materiale;
- prove di funzionamento prima della ripresa della stampa.
Al momento dell’aggiornamento erano stati completati quattordici riposizionamenti sui quindici previsti. L’ultima installazione avrebbe consentito di eseguire la sequenza finale.
Il numero dei trasferimenti mostra quanto il concetto di produttività nella stampa 3D edilizia non possa essere misurato soltanto attraverso la velocità dell’ugello. Bisogna considerare anche montaggio, smontaggio, calibrazione, alimentazione del materiale, pulizia e coordinamento con le lavorazioni tradizionali.
Una stampante capace di estrudere rapidamente le pareti può rimanere inattiva durante la preparazione della sezione successiva. Per questo motivo il risultato qatariota dovrà essere analizzato anche dal punto di vista economico: non sono stati ancora diffusi dati sufficienti per confrontare il costo complessivo dell’operazione con quello di una costruzione convenzionale equivalente.
Una scuola “stampata in 3D” non esce interamente dall’ugello
Quando si parla di edificio stampato in 3D è facile immaginare che l’intera costruzione venga prodotta automaticamente da un’unica macchina. Nei cantieri reali il processo è invece ibrido.
In questo progetto la stampa 3D ha prodotto oltre 28.000 metri quadrati di pareti, comprendendo sia le partizioni interne sia l’involucro esterno. Altri elementi dell’edificio richiedono tecniche e maestranze convenzionali.
Fondazioni, solai, coperture, rinforzi strutturali, impianti elettrici e idraulici, porte, finestre, sistemi di climatizzazione e finiture non vengono creati dalla testa di estrusione. Anche l’integrazione dell’armatura e dei collegamenti tra le parti stampate deve essere progettata nel rispetto delle norme edilizie applicabili.
Definire la scuola “stampata in 3D” è corretto se ci si riferisce alla tecnica utilizzata per la parte più estesa delle pareti. Non significa però che tutti i componenti siano stati prodotti additivamente.
Questa distinzione diventa ancora più importante quando si confrontano edifici diversi. Un record basato sulla superficie totale costruita non coincide necessariamente con un record relativo al volume di calcestruzzo estruso, alla lunghezza delle pareti o alla percentuale di edificio prodotta in modo additivo.
Oltre cento prove prima di iniziare la costruzione
Prima di installare le due BODXL, il gruppo di UCC Holding ha eseguito per otto mesi più di cento prove in scala reale utilizzando una stampante COBOD BOD2 in un’area di sperimentazione a Doha.
Le prove sono servite a mettere a punto:
- formulazione del materiale cementizio;
- pompabilità della miscela;
- stabilità degli strati;
- adesione tra una deposizione e la successiva;
- comportamento con le temperature locali;
- geometria dell’ugello;
- sequenze di stampa;
- procedure di controllo qualità.
Il team ha anche progettato un ugello personalizzato per ottenere un’estrusione più regolare. Nel maggio 2025, tecnici e operatori qatarioti hanno seguito una fase di formazione insieme agli ingegneri di COBOD, lavorando sulla gestione della macchina, sulla suddivisione dei percorsi e sul controllo del processo durante la deposizione.
COBOD non ha quindi fornito soltanto l’hardware. L’accordo comprende consulenza per la progettazione delle stampanti, fabbricazione, installazione, supervisione, formazione e assistenza sul posto.
Stampare di notte per controllare il calcestruzzo
Il clima del Qatar aggiunge un’altra variabile. Temperature elevate, vento e bassa umidità possono accelerare l’evaporazione dell’acqua e influenzare la presa del materiale.
Uno strato che asciuga troppo rapidamente può aderire male a quello successivo. Al contrario, una miscela che conserva una fluidità eccessiva può deformarsi sotto il peso delle deposizioni sovrapposte.
Per ridurre questi problemi, le operazioni sono state programmate anche nelle ore notturne. Le temperature più basse permettono di controllare meglio il comportamento della miscela e riducono alcune sollecitazioni per gli operatori e per le apparecchiature.
La scelta mostra come la stampa 3D in cantiere rimanga sensibile all’ambiente. Il file digitale consente di controllare il percorso della macchina, ma il calcestruzzo è un materiale fisico il cui comportamento varia con temperatura, umidità, composizione e tempo trascorso dalla miscelazione.
Pareti ispirate alle dune del deserto
L’architettura delle scuole utilizza pareti curve e linee continue ispirate alle formazioni del deserto del Qatar. Le superfici ricordano l’andamento delle dune e sfruttano una delle caratteristiche più interessanti della deposizione robotizzata: realizzare una curva non richiede la costruzione di casseforme sagomate.
Nel calcestruzzo tradizionale, una parete curva può comportare casseforme su misura, lavorazioni aggiuntive e costi superiori rispetto a una parete rettilinea. Nella stampa 3D è soprattutto il percorso digitale a cambiare. La testa segue una traiettoria differente, ma il principio di deposizione rimane lo stesso.
Questo non significa che ogni forma sia gratuita. Curve strette, variazioni di spessore, interruzioni e aperture devono rispettare limiti di velocità, raggio di movimento e stabilità del materiale. La maggiore libertà geometrica può però ridurre la differenza di costo tra una parete rettilinea e una con andamento organico.
Le promesse sulla sostenibilità devono essere misurate
UCC Holding e COBOD collegano il progetto alla riduzione degli scarti, all’uso più efficiente del calcestruzzo e alla diminuzione delle attività di casseratura. La produzione direttamente in cantiere può inoltre limitare alcuni trasporti e permettere di depositare materiale soltanto dove richiesto dal modello.
Sono vantaggi plausibili, ma per valutarli sarebbe necessario conoscere:
- quantità totale di cemento e aggregati utilizzati;
- composizione della miscela;
- energia consumata dalle stampanti e dagli impianti;
- materiale impiegato per i rinforzi;
- scarti generati durante prove e pulizia;
- energia necessaria per quindici montaggi;
- confronto con una scuola equivalente costruita in modo convenzionale;
- durata prevista dell’edificio;
- necessità di manutenzione nel tempo.
Non risultano pubblicati un bilancio ambientale completo o un’analisi indipendente del ciclo di vita. È quindi più corretto parlare di potenziale riduzione del materiale e degli scarti, evitando di trasformare le dichiarazioni di progetto in risultati ambientali già dimostrati.
Lo stesso vale per i tempi e i costi. Il completamento delle pareti di una sezione può essere rapido, ma il beneficio complessivo dipende dalla capacità di coordinare la stampa con solai, impianti, rinforzi e finiture.
Le aziende e gli enti coinvolti
La responsabilità della costruzione è affidata a UCC Holding, gruppo qatariota attivo nei settori delle costruzioni, delle infrastrutture e dell’energia. Il responsabile della divisione dedicata alla stampa 3D edilizia è Muamer Demir, che ha comunicato i dati relativi ai 19.500 metri quadrati costruiti e ai quattordici riposizionamenti completati.
La committenza pubblica è rappresentata da Ashghal, la Public Works Authority del Qatar, responsabile dello sviluppo e della gestione di una parte importante delle infrastrutture pubbliche del Paese.
COBOD International, con sede a Copenaghen, ha progettato e fornito le due BODXL personalizzate. L’accordo è stato firmato dal presidente di UCC Holding Ramez Al Khayyat e dal fondatore e amministratore delegato di COBOD Henrik Lund-Nielsen.
Il programma rientra negli obiettivi della Qatar National Vision 2030, che comprende lo sviluppo di competenze locali, l’ammodernamento delle infrastrutture e l’introduzione di sistemi produttivi digitali. La collaborazione prevede che le squadre qatariote acquisiscano capacità operative, in modo che le stampanti possano essere impiegate anche in progetti successivi.
Un record che mette in evidenza anche i limiti dei portali fissi
La scuola del Qatar dimostra che una stampante a portale può essere utilizzata per un edificio molto più grande della sua area di lavoro. Al tempo stesso, i quindici trasferimenti mettono in evidenza il principale limite di questa configurazione.
Per progetti futuri di dimensioni analoghe si potrebbero seguire diverse strade:
- portali montati su rotaie;
- sistemi capaci di avanzare lungo il cantiere;
- robot mobili;
- strutture modulari più rapide da smontare;
- suddivisione dell’edificio in elementi prefabbricati stampati;
- combinazione di più stampanti coordinate;
- sistemi di pompaggio e miscelazione progettati per essere trasferiti insieme alla macchina.
COBOD dispone anche della BOD3, un sistema montato su rotaie pensato per spostarsi tra edifici ripetitivi, mentre la BODXL privilegia dimensioni, altezza e capacità strutturale. Nel caso della scuola, UCC Holding ha accettato la complessità dei trasferimenti per poter lavorare con un portale molto più grande.
Dalla dimostrazione alla costruzione pubblica
L’aspetto più interessante del progetto non è soltanto il record dimensionale. La stampa 3D viene applicata a un edificio pubblico su due piani destinato a un utilizzo quotidiano, con vincoli riguardanti sicurezza, distribuzione degli spazi, impianti, accessibilità e durata.
Le piccole abitazioni stampate in 3D hanno dimostrato che il processo può funzionare su edifici semplici. Una scuola da quasi 20.000 metri quadrati richiede invece una pianificazione vicina a quella di un normale grande cantiere, con l’aggiunta delle esigenze proprie della fabbricazione digitale.
Il progetto qatariota non elimina la costruzione tradizionale, ma inserisce la deposizione robotizzata all’interno di un processo edilizio più ampio. Proprio questa integrazione rappresenta il passaggio decisivo: la stampante non è più utilizzata per creare un oggetto dimostrativo isolato, ma come una delle principali attrezzature di una grande opera pubblica.
I dati economici e ambientali completi saranno necessari per capire se il modello possa essere replicato con vantaggi misurabili. Sul piano tecnico, tuttavia, i 28.000 metri quadrati di pareti estruse mostrano che la stampa 3D in calcestruzzo può essere organizzata su una scala molto superiore a quella delle case singole, anche quando la superficie da costruire obbliga a smontare e ricostruire più volte l’intero sistema produttivo.
