A Singapore è stato realizzato un centro per l’infanzia le cui pareti esterne del piano terra sono state costruite tramite stampa 3D del calcestruzzo direttamente in cantiere, in soli due giorni. L’edificio, a due piani, si trova all’interno del complesso residenziale Norwood Grand, nel quartiere di Woodlands, e rappresenta una dimostrazione su scala reale dell’impiego di elementi strutturali in calcestruzzo stampati in 3D on‑site per l’edilizia. Le pareti curve e i dettagli architettonici sono stati realizzati senza casserature tradizionali, pompando una miscela di calcestruzzo tramite un grande sistema di stampa 3D per costruzioni con braccio telescopico e base su rotaia.
Collaborazione tra università, industria e autorità pubbliche
Il progetto del centro per l’infanzia nasce dalla collaborazione tra la National University of Singapore (NUS), l’impresa di costruzioni Woh Hup e le autorità locali, con il supporto della Building and Construction Authority (BCA) e del National Additive Manufacturing Innovation Cluster (NAMIC). L’obiettivo è dimostrare che la stampa 3D del calcestruzzo può essere integrata in progetti edilizi reali, con elementi strutturali portanti come pareti e possibili estensioni future a travi e solai. Singapore lavora da anni sul fronte della produzione additiva per le costruzioni, anche tramite il Singapore Centre for 3D Printing (SC3DP) alla Nanyang Technological University e progetti legati a grandi stampanti per calcestruzzo sviluppate insieme a Housing and Development Board (HDB) e partner industriali.
Nella realizzazione del centro, la NUS ha contribuito con lo sviluppo della miscela di calcestruzzo stampabile e dei parametri di processo, mentre Woh Hup ha gestito il cantiere, la pianificazione e l’integrazione con i metodi costruttivi convenzionali utilizzati per il secondo piano. Il supporto delle autorità BCA e NAMIC è cruciale per la validazione normativa della tecnologia e per la sua possibile estensione ad altri progetti pubblici e privati, in linea con la strategia di Singapore di posizionarsi come hub regionale per la produzione additiva.
Tecnologia di stampa 3D del calcestruzzo e riduzione di tempi e manodopera
Per il centro per l’infanzia è stato impiegato un sistema di stampa 3D di calcestruzzo di grande scala, costituito da una struttura in grado di raggiungere circa 5 metri di altezza, con braccio retrattile di 10 metri montato su una base mobile su rotaie. Il calcestruzzo viene pompato dalla centrale di betonaggio fino all’ugello di stampa, che deposita strati successivi seguendo un percorso programmato, costruendo pareti monolitiche senza bisogno di casseforme. Secondo i dati forniti dai responsabili del progetto, l’intero lavoro sulle pareti ha richiesto circa 170 ore uomo, contro le quasi 400 che sarebbero state necessarie per un’esecuzione manuale con metodi tradizionali, e con un team più ampio.
Oltre alla riduzione di manodopera e tempi, la stampa 3D permette di realizzare geometrie complesse – come pareti curve e forme organiche – senza costi aggiuntivi dovuti a casseforme speciali. Il processo, inoltre, genera meno rumore rispetto a molte lavorazioni convenzionali, un aspetto importante in contesti residenziali dove vi sono limiti orari per le attività di cantiere legati all’inquinamento acustico. Il controllo digitale dell’estrusione e della traiettoria del braccio consente di ottimizzare il consumo di materiale e di ridurre gli scarti, a vantaggio della sostenibilità del progetto.
Materiali e prestazioni: calcestruzzo stampabile e sostenibilità
Il cuore del processo è un calcestruzzo specificamente formulato per la stampa 3D, con reologia controllata in modo da mantenere la forma subito dopo l’estrusione e garantire l’adesione tra gli strati. La miscela viene progettata per raggiungere resistenze meccaniche comparabili a quelle richieste per elementi portanti tradizionali, nel rispetto delle normative vigenti in Singapore per la sicurezza strutturale. In parallelo, ricercatori della Nanyang Technological University (NTU) stanno sviluppando miscele di calcestruzzo stampabile che incorporano la cattura di CO2, con l’obiettivo di ridurre l’impronta carbonica dell’edilizia e rendere anche la stampa 3D del calcestruzzo più sostenibile sul ciclo di vita.
A livello internazionale, diverse sperimentazioni mostrano che grandi componenti in calcestruzzo stampato possono essere prodotti in poche ore, come dimostra un elemento di dimensioni circa 3,6 m × 3 m × 2,75 m realizzato a Singapore in 13 ore di stampa continua. Questi risultati indicano che, con una corretta qualificazione dei materiali e dei processi, la stampa 3D del calcestruzzo può affrontare non solo elementi non strutturali (panchine, arredi, padiglioni), ma anche elementi portanti, aprendo la strada a edifici parzialmente o in larga parte stampati.
Sicurezza, controllo qualità e gestione del cantiere
Nel caso del centro per l’infanzia, oltre agli operatori del sistema di stampa, sono stati coinvolti ispettori e figure di controllo dedicate per monitorare in tempo reale l’andamento del processo e verificare che ogni fase rispettasse i requisiti di sicurezza e qualità. L’integrazione di sensori, controlli su temperatura e umidità, e verifiche sulle proprietà del calcestruzzo fresco e indurito è fondamentale per garantire che le pareti stampate soddisfino le stesse normative strutturali delle soluzioni tradizionali. La stampa è stata organizzata in modo da minimizzare interferenze con le altre attività di cantiere, dimostrando che la tecnologia può essere inserita in flussi di lavoro già consolidati nella costruzione di complessi residenziali.
L’esperienza di Singapore conferma che l’adozione della stampa 3D in edilizia non è solo una questione di hardware e materiali, ma richiede procedure dedicate, formazione degli operatori e una revisione dei protocolli di ispezione. Lavorare in ambito urbano, vicino a condomini e aree abitate, pone inoltre vincoli stringenti su sicurezza, rumore e logistica, che la stampa 3D deve rispettare per poter essere accettata dalle autorità e dalla popolazione.
Prospettive: dalla dimostrazione ai progetti su larga scala
Il centro per l’infanzia di Woodlands rappresenta un passo importante verso l’impiego sistematico della stampa 3D del calcestruzzo in edifici residenziali e infrastrutture pubbliche a Singapore. Le autorità e i partner di ricerca vedono questa dimostrazione come base per estendere la tecnologia a nuovi progetti, anche in combinazione con soluzioni per la riduzione delle emissioni, come i calcestruzzi con cattura del carbonio sviluppati da NTU. In prospettiva, la stampa 3D in cantiere potrebbe essere utilizzata per realizzare rapidamente elementi standardizzati (moduli abitativi, locali tecnici) o per personalizzare porzioni di edifici in funzione delle esigenze degli utenti, sfruttando la flessibilità del design digitale.
Singapore, che già ospita importanti centri di ricerca e infrastrutture dedicate alla produzione additiva, punta così a consolidare un ecosistema in cui le tecnologie di stampa 3D per le costruzioni passano dai prototipi a casi d’uso integrati nella pianificazione urbana. Se i risultati in termini di costi, tempi e prestazioni strutturali continueranno a essere positivi, è plausibile che la stampa 3D del calcestruzzo venga considerata sempre più spesso nelle gare e nei progetti di edilizia pubblica e privata del Paese.
