Per la prima volta in Germania un edificio residenziale viene costruito grazie alla tecnologia 3D printing e all’innovazione italiana. Si tratta di una casa indipendente su due piani a Beckum, nella Renania Settentrionale-Vestfalia, di circa 80 mq di superficie abitabile per piano e composta da pareti a tre strati riempite di mescola isolante.
Il materiale ad alta tecnologia “i.tech 3D”, studiato specificamente per la stampa 3D, è stato sviluppato nel centro ricerca di Italcementi di Bergamo, ed è adatto per un uso versatile con diversi tipi di stampanti.
Nel corso della ricerca si sono unite nel team di lavoro figure professionali diverse: ingegneri, chimici dei materiali, architetti e tecnici/ricercatori di laboratorio, un totale di circa 15 persone per oltre 15.000 ore di ricerca.
«Grazie alle nostre conoscenze, abbiamo adattato il calcestruzzo, il tradizionale materiale da costruzione, alle possibilità offerte dalla digitalizzazione – ha detto Enrico Borgarello, direttore innovazione di prodotto di Italcementi e responsabile dello sviluppo di i.tech 3D – Il materiale innovativo per la stampa 3D non solo permette una nuova libertà nella progettazione, ma anche più varietà, dato che ogni componente può essere progettato individualmente. Non da ultimo, come è stato dimostrato a Beckum, il cemento per la stampa 3D consente un’accelerazione notevole del processo di costruzione e può, quindi, rappresentare una spinta verso l’innovazione per diverse realtà nel settore delle costruzioni».
«Il materiale a base di cemento per la stampa 3D deve essere facile da pompare e da estrudere – spiega Jennifer Scheydt, direttrice della divisione Engineering & Innovation di HeidelbergCement, la società capogruppo di Italcementi, che ha seguito le operazioni in Germania – Deve anche sviluppare rapidamente una sufficiente capacità di sopportazione del carico affinché gli strati inferiori non cedano sotto al carico degli strati superiori. Allo stesso tempo, si deve assicurare il legame tra gli strati».
La casa di Beckum è stata stampata da Peri, uno dei produttori principali di casseforme e di sistemi per impalcature nel settore delle costruzioni, utilizzando una stampante Cobod, produttore danese di cui Peri detiene una quota.
La testa di stampa si muove su un telaio fisso di metallo lungo tutti e tre gli assi ortogonali. Questo permette alla stampante di spostarsi in qualsiasi posizione all’interno della costruzione. Durante il processo di stampa, la stampante tiene anche in considerazione le tubazioni e gli impianti che andranno posati successivamente, come quello per idrico o quello elettrico.
Lo studio di ingegneria tedesco Schießl Gehlen Sodeikat ha supportato lo sviluppo del concept per ottenere l’approvazione; la pianificazione e l’esecuzione dei relativi test per l’approvazione è stata curata dall’Università Tecnica di Monaco di Baviera. Approvazione che è stata poi concessa dalle autorità edilizie della Renania Settentrionale-Vestfalia sulla base del singolo caso per il progetto a HeidelbergCement e a Peri
Le caratteristiche della stampa 3D
Flessibilità: maggiore libertà per il progettista di realizzare e personalizzare le proprie idee e quelle del cliente, anche quando costituite da forme complesse, e abbinando anche materiali di diversa natura. Flessibilità anche come facilità di gestire cantieri in zone poco servite o in centri urbani molto affollati.
Sostenibilità: si riducono gli scarti di lavorazione, possono essere utilizzati materiali riciclati e locali provenienti anche dagli stessi elementi realizzati con stampa 3D, secondo i principi dell’economia circolare. È possibile inoltre ridurre sensibilmente la quantità di materiale utilizzato senza compromettere la funzionalità degli elementi strutturali.
Sicurezza: il cantiere è gestito in sicurezza, con ridotto rumore e polverosità, e con minori sovrapposizioni delle fasi di lavorazione e rischi per gli operai.
Accuratezza: la stampa 3D offre un diretto passaggio di informazioni dal progetto, e quindi dal modello 3D, alle operazioni di costruzione, attraverso un’ottima realizzazione dei dettagli e riduzione delle possibilità di errori.
Rapidità: la stampa 3D è un processo di costruzione più veloce e meno costoso rispetto all’utilizzo dei materiali tradizionali e all’organizzazione del cantiere.