MIT HAUS: travi e capriate stampate in 3D partendo da plastica riciclata per la struttura di una casa
Il gruppo MIT HAUS (all’interno del Laboratory for Manufacturing and Productivity del Massachusetts Institute of Technology) sta lavorando su un obiettivo preciso: usare large-scale additive manufacturing (LSAM) per trasformare plastica riciclata in elementi strutturali “da cantiere” come pilastri di fondazione, travetti, montanti e capriate. Nel racconto del MIT, il focus è la cornice portante (framing), perché è la parte che oggi dipende in modo diretto da legno e supply chain del legname, mentre molte sperimentazioni di edilizia additiva si sono concentrate soprattutto sulle pareti (spesso in calcestruzzo).
Il dimostratore scelto: una capriata da pavimento in scala reale, assemblata come un solaio 4×8 piedi
Nel lavoro presentato al Solid Freeform Fabrication Symposium 2025, il team (Tyler Godfrey, David Hardt, AJ Perez, Kenan Sehnawi, Arjun Chandar) descrive la progettazione e la produzione di una capriata da pavimento lunga 8 ft (circa 2,4 m), alta 13 in (circa 33 cm) e spessa 1 in (circa 25 mm). Quattro capriate vengono poi montate in parallelo e completate con un pannello superiore in compensato per simulare un solaio 4 ft × 8 ft, cioè il formato standard dei pannelli di plywood in edilizia statunitense.
Il materiale: rPET rinforzato con fibra di vetro, con proprietà meccaniche già misurate su provini LSAM
La scelta materiale non è “plastica generica”: la carta indica Airtech DALTHRAM-100GF, descritto come copoliestere riciclato con 30% di fibra di vetro. Nella tabella proprietà riportata dagli autori (basata su dati Airtech su campioni prodotti con LSAM), il materiale mostra un modulo a trazione di 6,6 GPa lungo la direzione di stampa e 3,7 GPa in direzione trasversale; la resistenza a trazione è 79,3 (longitudinale) e 25,9 (trasversale). L’uso della fibra di vetro viene inquadrato come leva per migliorare comportamento meccanico e stabilità del processo, tema tipico dei compositi per estrusione su larga scala.
La macchina e il processo: estrusione a pellet su Cincinnati BAAM 603, con vincoli che guidano anche la geometria
La produzione è avvenuta su una Cincinnati BAAM 603 (sistema LSAM a estrusione di pellet). Nel paper viene spiegato che, per spingere il tempo ciclo senza degradare qualità, bisogna gestire vincoli pratici: tempi strato sufficienti a garantire bonding e a ridurre difetti come slumping, e limiti legati a temperatura e raffreddamento del materiale tra un passaggio e l’altro. La stessa sezione descrive anche aspetti di “pipeline” digitale (G-code e slicer) e il motivo per cui la geometria finale resta vicina a una capriata tradizionale: è una forma che si presta a traiettorie semplici e ripetibili su BAAM, e riduce start/stop che possono introdurre difetti di flusso.
Progettare per la prestazione giusta: stiffness-to-weight ratio e simulazioni FEM prima della stampa
Il criterio di progetto scelto dal MIT non è “massima resistenza” in astratto, ma il rapporto rigidezza/peso (k/w): sostenere carichi con deflessione contenuta, usando meno materiale possibile (perché peso e tempo di stampa sono collegati). Nel paper gli autori descrivono una fase di confronto tra più geometrie tramite simulazioni agli elementi finiti (FEA) e test su campioni in scala ridotta; poi selezionano una configurazione simile alla capriata “a scala” con diagonali triangolari, perché offre un buon compromesso tra rigidezza e producibilità.
I criteri di confronto: carichi HUD e limiti di deflessione ICC/IBC (L/360)
Per valutare un solaio “come in edilizia”, gli autori richiamano esplicitamente le linee guida del U.S. Department of Housing and Urban Development (HUD) per i carichi di progetto e collegano i limiti di deflessione agli standard dell’International Code Council (ICC) (International Building Code). Nel documento vengono riportati esempi di carichi di riferimento: per pavimenti residenziali, 30 psf in camera da letto e 40 psf in altri ambienti, con 300 lb come carico concentrato; per la freccia massima, viene citato L/360 come limite di servizio tipico.
Il test fisico: oltre 4.000 lb e frecce entro i criteri, con una rigidezza misurata e “allineata” alla simulazione
Nel test descritto da MIT News, il solaio stampato (quattro capriate + pannello) ha retto oltre 4.000 lb; nel paper il team spiega anche come la prova abbia misurato la deflessione centrale e come il comportamento sia risultato entro gli standard di deflessione ICC. Nello stesso abstract vengono riportati anche due numeri utili a capire l’approccio ingegneristico: una rigidezza al punto centrale di circa 3.825 lb/in e un errore tra modello FEA e dati sperimentali inferiore al 10%, segnale che la simulazione viene trattata come strumento di progettazione, non come descrizione “a posteriori”.
Perché “plastica sporca”: la filiera pensata dal MIT punta a ridurre pre-trattamenti e costi
Un punto chiave nella strategia MIT HAUS è l’idea di utilizzare plastica riciclata anche quando non è “perfetta” dal punto di vista del riciclo tradizionale: contenitori e imballaggi non necessariamente lavati o raffinati in modo spinto. Il MIT descrive un flusso futuro in cui il materiale viene triturato, pelletizzato e alimentato direttamente alla macchina LSAM, così da aumentare la scalabilità e ridurre le lavorazioni che, in molte filiere, rendono costoso il riciclo di certe plastiche.
Scenario operativo: microfabbriche mobili e componenti trasportabili, non “case stampate in un unico pezzo”
La direzione implicita non è stampare una casa intera in cantiere, ma produrre componenti modulari che si assemblano (capriate, pilastri, elementi di struttura) e che possono essere trasportati con logistica leggera. Nelle riprese della notizia, viene citata anche la visione di sistemi mobili (ad esempio container attrezzati) che trasformano rifiuti plastici locali in elementi strutturali, riducendo trasporto di materiale e dipendenza da supply chain lunghe.
Le criticità da risolvere per l’edilizia: durabilità, creep e comportamento al fuoco
Portare compositi polimerici in strutture edilizie implica verifiche che vanno oltre la prova “a carico”: nel lungo periodo entrano in gioco creep (deformazione nel tempo sotto carico), esposizione ambientale e durabilità. La letteratura sui compositi FRP in ingegneria civile mette il creep tra i fattori che determinano l’idoneità come elemento portante. Sul fronte sicurezza, l’uso di materiali combustibili in edilizia si intreccia con classi di costruzione e requisiti di resistenza al fuoco: aspetti che, per un framing in polimero, richiedono strategie di protezione (rivestimenti, barriere, certificazioni) e percorsi normativi dedicati.
Dalla capriata al telaio completo: il passo successivo è un sistema di elementi, non un singolo componente
Nel paper, gli autori trattano la capriata come “elemento centrale” di un sistema pavimento e mostrano anche come la progettazione possa essere spinta su variabili come l’altezza della capriata (identificando un massimo del rapporto rigidezza/peso attorno a 16,3 in nel loro modello). Nel racconto del MIT, la capriata è una tappa verso un set più ampio di componenti strutturali stampati e verso un telaio completo per un’abitazione di dimensioni contenute.
