I RIFIUTI DIVENTANO RISORSA PER L’EDILIZIA GRAZIE ALLA STAMPA 3D: “AIRLEMENT”

Direttamente dal Politecnico Federale di Zurigo dedicato alla sostenibilità nell’edilizia, arrivano materiali isolanti che non sono solamente riciclabili e privi di cemento, ma sono anche stampabili.

Arrivano dall’ETH le novità in materia di edilizia sostenibili. Sono componenti isolanti che sfruttano la tecnologia di stampa 3D, e vantano l’assenza di cemento e sono completamente riciclabili. Grazie alla Stampa 3D l’edilizia cambia volto diventando sempre più sostenibile, usufruendo della sperimentazione di materiali mai utilizzati in precedenza, con la possibilità di testare innovative tecniche di costruzione capaci di portare a una concreta riduzione dei consumi e delle emissioni.

Tecnologia automatizzata utilizzata da un ricercatore del Politecnico, allo scopo di produrre nuovi materiali isolanti, leggeri prima di tutto e soprattutto senza cemento nella loro interezza, creati partendo da una base di schiume naturali estratte da rifiuti industriali. La schiuma minerale può essere utilizzata più volte e lavorata in diversi strati grazie all’innovazione della stampa 3D che può arrivare ad avere una dimensione pari ad una stanza.

Il prototipo lanciato grazie al progetto Airlement, consiste di una colonna angolare con un’altezza di 2 mt, formata da quattro parti stampate in 3D, e uniti da semplice malta, e quindi ricoperti da intonaco bianco con totale assenza di cemento.

La ricerca di ETH, i temi: Edilizia Sostenibile e Stampa 3D

L’edilizia sostenibile nella sua forma ha diverse coniugazioni, in primis è l’elaborazione di materiali definiti “smart” e l’adozione di metodi di costruzione innovativi, l’upcycling, nonché il riciclo di risorse, sono alla base di un approccio diversificato verso le costruzioni, nato a causa del bisogno di progettazione e vivere in spazi in connubio con l’ambiente e la natura.

Gli edifici costruiti in modo sostenibile promuovo un utilizzo più intelligente delle risorse a disposizione grazie alla possibilità di miglioramento dell’efficientamento energetico, senza escludere la parte di risorse che sposano sostenibilità, ambiente e sociale, e permettono di costruire in modo più green senza necessariamente dover dirigersi verso altre procedure dai costi più alti sia dal punto di vista delle risorse che dal punto di vista energetico.

In questa circostanza, la creazione di materiali e tecniche di costruzione innovativi, conquistano un ruolo primario, in grado di coniugare gli obiettivi posti dagli scienziati con le necessità del mercato a livello mondiale, che anche se variopinto, non può sottrarsi alla problematica delle esigenze di un pianeta che comunica sofferenza.

Le più recenti novità sull’argomento, nasce da Arch Tec Lab che si occupa del settore ricerca e robotica presso ETH, al campus di Hönggerberg, dove Patrick Bedarf, ricercatore impegnato presso il gruppo Digital Building Technologies del professor Benjamin Dillenburger, ha scovato un metodo in grado di produrre alcuni elementi costruttivi isolanti leggeri dalla forma articolata, riuscendo a ridurre drasticamente i materiali usufruendo della stampa 3D.

Sfruttando una nuova tecnologia, alcune parti dell’edificio potranno essere semplicemente stampate presso la fabbrica, e trasportate direttamente in cantiere, e posizionate quindi a seconda della necessità.

Le stampanti 3D, le loro dimensioni sono eguali ad una stanza

Patrick Bedarf per questo progetto ha usufruito dell’utilizzo di una stampante 3D, delle dimensioni di una stanza. La descrizione sembra fantascientifica, dal tetto della sala principale di Arch Tec Lab, vi sono diversi bracci robotici, quindi, sul pavimento posizionati su ripiani di lavoro e alcune casse in legno, vi sono strani esseri, che rassomigliano a sculture di sabbia.

I robot sono in grado di effettuare precisi spostamenti verso qualsiasi punto della stanza, afferma Bedarf. Noi impostiamo il percorso, inserendo le specifiche su cui devono viaggiare, la velocità, e quindi la quantità di materiale che deve confluire verso la testina della stampante, e non per ultimo le tempistiche che devono essere utilizzare perché questo venga depositato.

Con questo geniale sistema, il ricercato di ETH, ha potuto creare il primo prototipo per il progetto Airlement, che consiste in una colonna angolare monolitica alta 2 mt, e formata da 4 segmenti stampati in 3D, e uniti con della malta.

I 4 segmenti sono molto leggeri, molto facili da sollevare individualmente per essere accatastati uno sull’altro: “Le parti di edificio possono quindi essere semplicemente stampate in fabbrica, confluite verso il cantiere e ubicate in zone specifiche”, afferma Bedarf.

Per fare sì che il componente diventi più resistente, l’anima può anche essere fusa con della schiuma minerale ad alta densità, che la rende molto più robusta, al punto da poter assumere il ruolo di struttura portante. Tuttavia, non è solo la tecnica ad essere innovativa nel progetto: Emissioni 0, e una qualità di vita superiore: “That’s Smart City”. Nasce a Lucerna il primo comitato etico svizzero per i progetti delle Smart City.

Airlements, “mattoni” creati dalle ceneri derivanti dagli altiforni

Per la creazione degli Airlements, Bedarf ha usufruito di un materiale isolante sostenibile, nato dallo spin-off dell’ETH, FenX, che consiste in una schiuma minerale creata partendo da rifiuti industriali riciclati, le ceneri volatili, ricavate dai processi di combustione degli altiforni industriali.

Il materiale afferma Bedarf, ha già passato il primo ciclo materiale e può essere quindi riciclato dopo il suo utilizzo, mentre per dimostrare sbriciola nella mano un piccolo pezzo di questo innovativo materiale, e quando viene polverizzata, la schiuma può essere riutilizzata.

“Nel caso in cui una parte di un edificio non serva più” spiega, può essere triturata riducendola in polvere e quindi trasformata nuovamente in schiuma. Questa è completamente priva di cemento, come ad esempio l’intonaco usato per i trattamenti finali.

Ogni prototipo, in modo individuale viene stampato in meno di 60 minuti, quindi, si attende la sua asciugatura per una settimana circa, nell’ambiente di produzione che lavora a una temperatura controllata di 20-28 gradi centigradi e un’umidità tra il 20 e il 70%.

Per verificare che vi sia la corretta regolazione dell’umidità e della temperatura, Bedarf ha creato una particolare camera climatica, un grande complesso trasparente che ha la forma di una tenda in cui il robot-stampante effettua le azioni impostate lungo un percorso pre-impostato.

Il metodo di produzione utilizzato, afferma Bedarf, non necessità di lavorazioni ad alta intensità energetica: “è un passo avanti rispetto al passato, con le schiume senza cemento, che dovevano prima essere rafforzate con del cemento e quindi polimerizzate in forno ad alte temperature”.

L’automazione migliora l’edilizia sostenibile ed economica

L’innovativo criterio della stampa 3D, permette di fare un utilizzo più marginale di materiale, ad esempio, questo metodo non necessita dell’utilizzo della cassaforma per il getto, una struttura può quindi essere riutilizzata anche solo parzialmente, e diventa possibile quindi eliminarla dalla lista delle risorse richieste.

Il connubio di stampa 3D e Robotica permette di creare in modo più economico, intere parti di strutture anche su misura, “senza automatizzazioni” spiega Bedarf: “Le procedure tradizionali di costruzione che permettono di risparmiare sui materiali sono molto costosi sia dal punto di vista di denaro che di tempo, anche a causa dell’elevato costo della manodopera.

Il ricercatore proseguirà con lo sviluppo del progetto collaborando con FenX, la quale avrà un’intera linea di produzione per gli Airlements: “Effettueremo una accurata analisi della capacità portante e delle proprietà di isolamento” afferma Bedarf, questo, per essere in grado di determinare, il modo in cui il materiale agisce come elemento di parete all’interno di una stanza chiusa.

In conclusione continua il ricercatore: “Le misurazioni effettuate con gli infrarossi, ci aiuteranno a deliberare il punto in cui l’isolamento termico può essere migliorato e come eliminare i punti deboli regolando il percorso della stampante 3D.

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