La stampa 3D applicata all’edilizia sta affrontando uno dei passaggi più complessi del proprio sviluppo: passare dalla costruzione di singoli edifici dimostrativi alla realizzazione coordinata di un intero quartiere.
È questo l’obiettivo di Cleora, un nuovo insediamento residenziale in costruzione a Salida, nello Stato americano del Colorado. Il progetto si estende su circa 55 acri, equivalenti a oltre 22 ettari, e prevede complessivamente 106 lotti residenziali, 172 unità abitative e una combinazione di case unifamiliari, duplex, unità abitative accessorie e spazi a uso misto.
Più di 65 abitazioni dovrebbero essere costruite utilizzando i sistemi robotici e le tecnologie di stampa 3D del calcestruzzo sviluppate da RIC Robotics. Due piattaforme autonome dell’azienda sono già operative nel cantiere.
Un progetto edilizio, non una semplice dimostrazione tecnologica
Molti progetti di stampa 3D delle costruzioni si sono concentrati su una singola casa, su piccoli edifici sperimentali o su poche unità realizzate per verificare materiali, attrezzature e procedure.
Cleora nasce invece come un vero intervento urbanistico. Le infrastrutture principali risultano completate, sette abitazioni sono già state costruite, alcune unità sono state vendute e altre si trovano in differenti fasi di lavorazione. Il progetto deve quindi confrontarsi non soltanto con la velocità di deposizione del materiale, ma anche con la gestione coordinata di fondazioni, impianti, serramenti, coperture, finiture, strade e servizi comuni.
La stampa 3D edilizia non produce infatti una casa completa premendo un pulsante. Il robot costruisce soprattutto le pareti e alcuni elementi dell’involucro, depositando strati successivi di una miscela cementizia. Tutte le altre lavorazioni devono essere integrate nella normale organizzazione del cantiere.
È proprio questa integrazione a rendere Cleora interessante. Il progetto non vuole soltanto dimostrare che un robot è in grado di estrudere calcestruzzo, ma verificare se la tecnologia può essere utilizzata ripetutamente, su edifici differenti e all’interno di un programma residenziale di lunga durata.
RIC Robotics porta in cantiere due sistemi autonomi
Per la realizzazione delle abitazioni stampate in 3D, il gruppo di sviluppo ha scelto RIC Robotics, società specializzata in robotica per le costruzioni e sistemi di deposizione del calcestruzzo su larga scala.
L’azienda propone sia la vendita delle proprie piattaforme, sia un modello Robotics-as-a-Service. In questo secondo caso il cliente può utilizzare i robot per uno specifico progetto senza dover creare internamente una flotta, assumere un’équipe specializzata o gestire direttamente tutti gli aspetti relativi alla manutenzione delle apparecchiature.
Il servizio può comprendere macchina, operatori, assistenza, competenze sui materiali e supporto durante la produzione. RIC Robotics dichiara inoltre di lavorare con formulazioni differenti, senza vincolare l’utilizzatore a una sola miscela proprietaria.
Nel cantiere di Cleora sono impiegati due sistemi robotici. La presenza di più macchine permette di distribuire le attività tra diverse zone del sito e riduce la dipendenza da una sola unità produttiva.
Il valore del progetto non dipenderà soltanto dalla velocità con cui verranno stampate le pareti. Sarà importante valutare i tempi di trasferimento e configurazione dei robot, la preparazione delle fondazioni, l’approvvigionamento continuo del materiale e il coordinamento con le squadre incaricate delle lavorazioni tradizionali.
True North coordina lo sviluppo della comunità
Cleora viene sviluppata in collaborazione con True North, che svolge il ruolo di sviluppatore principale e general contractor specializzato nella stampa 3D.
Il gruppo è guidato da Greg Kenny e Clint Haynes, insieme a Donnie Kaess e Jeff Post, imprenditori legati all’area di Salida. Il progetto coinvolge inoltre una rete di imprese locali, fornitori, progettisti, tecnici strutturali e operatori del settore immobiliare.
Tra i partner indicati figurano:
- Y&K Excavation, responsabile di attività civili e scavi;
- Century 21, coinvolta negli aspetti immobiliari;
- Hylton Lumber, per la fornitura di materiali;
- High Country Bank, come partner finanziario;
- Quikrete, per i materiali cementizi;
- JF Hanson, per l’ingegneria strutturale collegata alla stampa 3D;
- RAD Studios, per la progettazione architettonica;
- JM Burns Construction, per gestione del progetto e costruzione;
- VeroTouch, coinvolta come impresa di costruzione;
- OPCMIA, il sindacato nordamericano dei lavoratori del cemento e della muratura, impegnato anche nella formazione professionale.
Questa struttura mostra come un progetto di costruzione additiva su larga scala richieda una filiera più ampia del solo produttore della stampante. Il robot è uno degli strumenti del processo, mentre sviluppo immobiliare, progettazione, verifiche strutturali, materiali, autorizzazioni e lavoro in cantiere rimangono elementi indispensabili.
Un quartiere con 106 lotti e 172 unità abitative
La differenza tra il numero dei lotti e quello delle unità abitative deriva dalla varietà degli edifici previsti. Cleora comprenderà case singole, duplex, unità accessorie e spazi nei quali potranno convivere funzioni residenziali e commerciali.
Il piano generale punta quindi a creare un quartiere diversificato, anziché una sequenza di abitazioni tutte uguali. Sono previsti 106 siti edificabili, ma il numero totale delle unità o “porte” dovrebbe raggiungere quota 172.
Il progetto si ispira anche ad alcuni principi del cosiddetto New Urbanism, con attenzione alla percorribilità pedonale, alla vicinanza tra abitazioni e servizi e alla creazione di spazi capaci di favorire le relazioni tra residenti.
La stampa 3D può contribuire a questa varietà perché permette di modificare le geometrie attraverso il modello digitale senza dover costruire nuove casseforme per ogni configurazione. Pareti curve, raccordi, nicchie e variazioni della pianta possono essere realizzati intervenendo sul file e sul percorso di deposizione.
Questo non significa che qualsiasi forma sia automaticamente conveniente. Ogni modifica deve essere verificata dal punto di vista strutturale, impiantistico ed economico. La libertà geometrica diventa utile quando viene inserita in un sistema di progettazione e costruzione ripetibile.
Le pareti stampate sono solo una parte della casa
Quando si parla di edifici stampati in 3D è necessario distinguere la fase di stampa dall’intero ciclo di costruzione.
Il sistema robotico deposita un materiale cementizio seguendo un percorso definito dal modello digitale. Gli strati vengono sovrapposti fino a formare le pareti previste dal progetto. Durante la lavorazione devono essere lasciati gli spazi necessari per porte, finestre, passaggi impiantistici e collegamenti con gli altri elementi dell’edificio.
Terminata la stampa, il cantiere prosegue con attività tradizionali o semiautomatizzate: installazione delle coperture, posa dei serramenti, realizzazione degli impianti elettrici e idraulici, isolamento, impermeabilizzazione e finiture interne.
La reale convenienza economica deve quindi essere calcolata sull’intero edificio e non soltanto sulle ore impiegate dal robot per completare le pareti.
Cleora potrà fornire dati utili proprio su questo punto. Costruendo decine di abitazioni nello stesso sito sarà possibile osservare quanto la ripetizione delle operazioni riduca tempi di installazione, errori, fermi macchina e costi logistici.
Formazione professionale insieme al Colorado Mountain College
Il progetto comprende anche una collaborazione con il Colorado Mountain College, che dovrebbe consentire agli studenti di acquisire esperienza pratica nell’utilizzo della robotica edilizia, dei software di progettazione digitale e delle tecnologie di stampa 3D per le costruzioni.
L’obiettivo dichiarato è creare programmi di formazione e possibili certificazioni dedicate alle nuove competenze richieste nei cantieri automatizzati.
La collaborazione con OPCMIA segue la stessa direzione. Il sindacato sta ampliando le attività formative sulla stampa 3D rivolte sia ai lavoratori locali sia alla propria rete nazionale.
L’automazione non elimina infatti la necessità di personale qualificato. Cambiano però le mansioni: diventano importanti la preparazione dei file, il controllo della miscela, la calibrazione dell’estrusore, la gestione dei percorsi robotici, il monitoraggio degli strati e il coordinamento tra macchina e operatori.
Un progetto con più di 65 edifici può trasformare queste competenze da attività sperimentali a procedure ripetute, documentate e trasferibili ad altri cantieri.
Un metro district per la gestione delle infrastrutture
Cleora avrà anche una propria struttura amministrativa sotto forma di metro district, uno strumento utilizzato in Colorado per finanziare, costruire e gestire infrastrutture e servizi di un’area di sviluppo.
Il distretto dovrà occuparsi di elementi che comprendono reti di servizio, trattamento delle acque, infrastrutture ricreative, attività commerciali e altre dotazioni comuni. Secondo i promotori, si tratta del primo distretto di questo tipo nella contea collegato a uno sviluppo residenziale basato sulla stampa 3D.
Questo aspetto è meno visibile del robot in funzione, ma è fondamentale. La costruzione di una comunità richiede strade, reti idriche, energia, smaltimento delle acque e spazi pubblici. La tecnologia additiva può modificare il modo in cui vengono realizzati gli edifici, ma deve inserirsi in un sistema urbanistico completo.
Resistenza al fuoco ed efficienza termica
I promotori indicano tra gli obiettivi del progetto una maggiore resistenza agli incendi, un migliore comportamento termico e una maggiore capacità di affrontare condizioni climatiche difficili. Questi aspetti sono particolarmente rilevanti in Colorado, dove molte aree devono confrontarsi con incendi boschivi, forti variazioni di temperatura e fenomeni meteorologici intensi.
Le prestazioni effettive dipenderanno dalla composizione del materiale, dallo spessore delle pareti, dall’eventuale isolamento inserito nelle cavità e dalla progettazione complessiva dell’involucro.
Il calcestruzzo non è combustibile, ma questa caratteristica non rende automaticamente l’intera abitazione resistente a qualsiasi incendio. Coperture, serramenti, guarnizioni, impianti e rivestimenti devono essere progettati con gli stessi criteri.
Anche l’efficienza energetica non deriva soltanto dalla stampa 3D. La geometria delle pareti può facilitare l’inserimento di isolamento o la creazione di cavità, ma il risultato finale deve essere verificato attraverso il comportamento dell’intero edificio.
Dal prototipo alla produzione distribuita
Secondo i dati pubblicati dalla società, RIC Robotics ha installato circa 30 macchine in quattro continenti, delle quali 12 negli Stati Uniti, e ha partecipato a più di 200 progetti. L’azienda indica tra le applicazioni anche ampliamenti di strutture commerciali e industriali.
Cleora rappresenta però una prova diversa. Non si tratta di costruire una sola parete o un singolo fabbricato, ma di mantenere in funzione una piccola linea produttiva distribuita nel cantiere.
Il passaggio alla scala di quartiere permetterà di verificare la durata delle attrezzature, la continuità dell’approvvigionamento, la standardizzazione delle procedure e il rapporto tra parti stampate e lavorazioni convenzionali.
Sarà importante osservare anche quanto le abitazioni potranno differenziarsi tra loro senza perdere i vantaggi della ripetizione. La stampa 3D consente di modificare il progetto digitale, ma ogni variazione può introdurre nuove esigenze strutturali, impiantistiche o organizzative.
La vera prova sarà la regolarità del cantiere
La prima casa stampata in 3D di un progetto attira inevitabilmente l’attenzione. Per Cleora, tuttavia, il risultato più significativo sarà la capacità di completare una casa dopo l’altra mantenendo costanti qualità, tempi e costi.
Le sette abitazioni già costruite dimostrano che il progetto ha superato la fase puramente progettuale. La presenza di infrastrutture completate, case vendute e altri edifici in lavorazione indica l’avvio di un’attività immobiliare concreta.
Restano da verificare i dati che determineranno la competitività del metodo: costo complessivo per metro quadrato, tempi dell’intera costruzione, quantità di personale necessaria, consumi di materiale, manutenzione dei robot e prestazioni degli edifici nel corso degli anni.
Progetti come Cleora sono utili perché spostano il confronto dalla capacità teorica della macchina al funzionamento reale del cantiere.
La stampa 3D edilizia non sostituirà ogni tecnica costruttiva, ma può diventare uno strumento industriale per alcune tipologie di edifici. Per dimostrarlo servono cantieri ripetuti, procedure documentate e abitazioni effettivamente vendute e utilizzate.
Con oltre 65 case previste attraverso la tecnologia di RIC Robotics e 106 lotti complessivi, Cleora offre una delle prove più ampie di questa transizione dalla sperimentazione alla costruzione residenziale su scala urbana.
