La stampa 3D promette di trasformare l’architettura per sempre

Direttore dell'Institute for Smart Structures, Università del Tennessee

James Rose non lavora, non fa consulenza, non possiede azioni o riceve finanziamenti da qualsiasi società o organizzazione che trarrebbe beneficio da questo articolo e non ha rivelato alcuna affiliazione rilevante oltre alla sua nomina accademica.

L'Università del Tennessee fornisce finanziamenti come membro di The Conversation US.

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In architettura raramente emergono nuovi materiali.

Per secoli, legno, muratura e cemento hanno costituito la base della maggior parte delle strutture sulla Terra.

Nel 1880, l’adozione del telaio in acciaio cambiò per sempre l’architettura. L’acciaio ha permesso agli architetti di progettare edifici più alti con finestre più grandi, dando origine ai grattacieli che oggi definiscono gli skyline delle città.

A partire dalla rivoluzione industriale, i materiali da costruzione sono stati in gran parte confinati a una serie di elementi prodotti in serie. Dalle travi in ​​acciaio ai pannelli in compensato, questo kit standardizzato di parti informa la progettazione e la costruzione di edifici da oltre 150 anni.

Ciò potrebbe presto cambiare con i progressi nella cosiddetta “produzione additiva su larga scala”. Era dai tempi dell’adozione della struttura in acciaio che non si era assistito ad uno sviluppo con tanto potenziale per trasformare il modo in cui gli edifici sono concepiti e costruiti.

La produzione additiva su larga scala, come la stampa 3D desktop, prevede la costruzione di oggetti uno strato alla volta. Che si tratti di argilla, cemento o plastica, il materiale di stampa viene estruso allo stato fluido e si indurisce nella sua forma finale.

In qualità di direttore dell'Institute for Smart Structures dell'Università del Tennessee, ho avuto la fortuna di lavorare su una serie di progetti che utilizzano questa nuova tecnologia.

Sebbene esistano ancora alcuni ostacoli all’adozione diffusa di questa tecnologia, posso prevedere un futuro in cui gli edifici saranno costruiti interamente con materiali riciclati o reperiti in loco, con forme ispirate alle geometrie della natura.

Tra questi c’è il Trillium Pavilion, una struttura a cielo aperto stampata con polimero ABS riciclato, una plastica comune utilizzata in un’ampia gamma di prodotti di consumo.

Le superfici sottili e a doppia curvatura della struttura sono state ispirate dai petali del fiore omonimo. Il progetto è stato progettato dagli studenti, stampato da Loci Robotics e costruito nel Parco di ricerca dell'Università del Tennessee presso la Cherokee Farm a Knoxville.

Altri esempi recenti di produzione additiva su larga scala includono Tecla, un prototipo di abitazione di 41,8 metri quadrati progettata da Mario Cucinella Architects e stampata a Massa Lombarda, una piccola città in Italia.

Gli architetti hanno stampato Tecla con l'argilla proveniente da un fiume locale. La combinazione unica di questo materiale economico e della geometria radiale ha creato una forma di alloggiamento alternativo ad alta efficienza energetica.

Negli Stati Uniti, lo studio di architettura Lake Flato ha collaborato con l’azienda di tecnologia edile ICON per stampare pareti esterne in cemento per una casa soprannominata “House Zero” ad Austin, in Texas.

La casa di 2.000 piedi quadrati (185,8 metri quadrati) dimostra la velocità e l’efficienza del cemento stampato in 3D e la struttura mostra un piacevole contrasto tra le sue pareti curvilinee e la struttura in legno a vista.

La produzione additiva su larga scala coinvolge tre aree di conoscenza: progettazione digitale, fabbricazione digitale e scienza dei materiali.

Per iniziare, gli architetti creano modelli computerizzati di tutti i componenti che verranno stampati. Questi progettisti possono quindi utilizzare il software per testare il modo in cui i componenti risponderanno alle forze strutturali e modificare i componenti di conseguenza. Questi strumenti possono anche aiutare il progettista a capire come ridurre il peso dei componenti e automatizzare determinati processi di progettazione, come lo smussamento di intersezioni geometriche complesse, prima della stampa.

Un software noto come affettatrice traduce quindi il modello del computer in una serie di istruzioni per la stampante 3D.

Si potrebbe supporre che le stampanti 3D funzionino su scala relativamente piccola, ad esempio custodie per cellulari e portaspazzolini.