Architettura stampata in 3D Una nuova tecnologia in grado di velocizzare progettazione e costruzione

La stampa 3D si è evoluta in modo considerevole dal suo lancio negli anni Ottanta. Oggi viene usata in molti settori per soddisfare esigenze di varia natura e risolvere problemi quotidiani.

Il settore dell'architettura non fa eccezione. Grazie al netto miglioramento di tecnologie e tecniche di stampa degli ultimi anni, gli studi hanno già iniziato a sfruttare i vantaggi di questo rivoluzionario metodo di costruzione.

In questo post ti spieghiamo perché l'architettura stampata in 3D sta avendo così tanto successo e come il rendering in tempo reale viene integrato nel processo di progettazione.

Perché l'architettura stampata in 3D sta avendo un successo così grande?

Il mercato globale dell'edilizia in 3D crescerà del 91% entro il 2028, secondo un rapporto di Grand View Research pubblicato a luglio 2021.

Uno dei fattori più determinati per questa crescita è la diffusione dei progetti di edilizia sostenibile. Le aziende stanno adottando sempre di più la stampa 3D e i metodi a basso impatto ambientale per ridurre i costi di costruzione e realizzare edifici efficienti dal punto di vista energetico.

Grand View Research, rapporto sull'analisi del mercato di luglio 2021

 

Grand View Research ha inoltre affermato che l'implementazione della tecnologia di stampa 3D migliora accuratezza ed efficienza, riduce i costi di manodopera e abbrevia i tempi di costruzione.

Uno dei paesi che ha subito riconosciuto i vantaggi della stampa 3D sono gli Emirati Arabi Uniti, che hanno già stabilito una strategia per diventare pionieri nell'adozione dell'architettura stampata in 3D. L'obiettivo è raggiungere il 25% di edifici a Dubai costruiti con la stampa 3D entro il 2030.

Il numero di progetti di architettura stampata in 3D sta crescendo anche in Europa e negli Stati Uniti. Nel novembre 2020, PERI GmbH ha iniziato a costruire in Germania quello che sarà il più grande edificio residenziale stampato in Europa. Appena due mesi prima, aveva completato il primo edificio residenziale stampato in Germania, premiato con il German Innovation Award dal German Design Council. Negli Stati Uniti sono già in vendita case stampate e aziende come SQ4D e ICON stanno sviluppato altre iniziative in questo campo.


La stampa 3D offre una soluzione ad alcuni dei problemi più attuali del settore AEC globale, come la disponibilità di case a prezzo accessibile, la costruzione di rifugi in aree geografiche colpite da calamità naturali e la sostenibilità, ecco perché questo tipo di costruzione è senza dubbio destinato a crescere nel prossimo futuro.

3 vantaggi dell'architettura stampata in 3D

Analizziamo più da vicino alcuni dei vantaggi offerti dall'architettura stampata in 3D.

Minori costi di costruzione

La stampa 3D è più conveniente rispetto ad altre tecniche di costruzione tradizionali. Non solo richiede meno energia e meno operai, ma permette di usare in modo più efficiente i materiali poiché è possibile calcolare in modo accurato la quantità necessaria, si riducono sprechi e costi di costruzione.

Aziende come la statunitense ICON stanno già creando case stampate in 3D con una maggiore velocità e un minor costo. Grazie all'evoluzione della stampa 3D, ora anche le persone meno abbienti o quelle in cerca di soluzioni più accessibili possono realizzare il loro sogno di avere una casa.

ICON_3D-PrintedHomes_CommunityFirstVillage_AustinTX_ForHomeless_March2020_PhotoCredit_ReganMortonPhotography-1Immagine per gentile concessione di ICON: case per le persone senzatetto stampate in  3D a Austin, Texas, USA

Migliore sostenibilità

L'architettura stampata in 3D non è solo conveniente, ma anche a basso impatto ambientale. Il cemento armato è il materiale usato più spesso nell'edilizia tradizionale, ma le aziende di stampa 3D stanno già sperimentando soluzioni più sostenibili come terra cruda, bambù biodegradabile e termoplastiche riciclabili.

Una di queste sperimentazioni è stata realizzata da un'azienda italiana specializzata in stampa 3D, WASP, che in collaborazione con lo studio Mario Cucinella Architects (MCA) ha completato TECLA, un habitat ecosostenibile stampato in 3D con materiali riutilizzabili e riciclabili.

Insieme a WASP vogliamo sviluppare un prototipo innovativo di habitat stampato in 3D che risponda alla sempre più urgente rivoluzione climatica e alle necessità dei cambiamenti dettati dai bisogni delle comunità. Abbiamo bisogno di un cambio di paradigma nel campo dell’architettura che si avvicini maggiormente alle esigenze delle persone e che, nella “terra” trovi una risposta per la “Terra”. Una collaborazione che diventa il connubio tra l’architettura empatica e l’applicazione delle nuove tecnologie.

Mario Cucinella, architetto e proprietario di MCA

 
Tecla 3D printed house WASP + MCA night img1_blog

Immagine per gentile concessione di WASP: habitat TECLA stampato in 3D, WASP e MCA

Tempi di costruzione più brevi

Un altro vantaggio dell'architettura stampata in 3D è la velocità: per costruire una casa bastano alcuni giorni, mentre con le tecniche tradizionali possono servire mesi. Ad esempio, YHNOVA, un edificio da 95 m² realizzato in Francia da Batiprint3D, Università di Nantes e altri partner, è stato stampato in appena 54 ore.

Mighty Buildings è un'altra azienda in grado di stampare un'unità in appena 24 ore (maggiori informazioni più avanti nel post). Stampare nel loro stabilimento di produzione invece che in loco e usare il loro speciale materiale in pietra leggera, formulato in modo da indurirsi rapidamente quando esposto ai raggi UV, permette all'azienda di completare un edificio in pochissimo tempo. 


La stampa ad alta velocità non solo aiuta a mantenere bassi i costi, ma offre anche la possibilità di costruire edifici in modo rapido nei momenti in cui ce n'è più bisogno, ad esempio per rispondere alla domanda di case a prezzo accessibile o per fornire rifugi e nuove abitazioni in aree geografiche colpite da calamità naturali.

Studi che sfruttano l'architettura stampata in 3D

La collaborazione tra MCA e WASP non è un caso isolato: sono tanti gli studi di architettura che si rivolgono ad aziende specializzate in stampa 3D per sviluppare progetti in grado di trasformare il settore dell'architettura.

Un altro è esempio è il pluripremiato studio statunitense Lake|Flato, che di recente ha unito le forze con ICON per cercare di sfruttare al massimo tutti i vantaggi in termini di sostenibilità, progettazione e costruzione offerti dalla stampa 3D. Il risultato di questa collaborazione è House Zero, una casa di quasi 190 metri quadri con 3 camere da letto, efficiente dal punto di vista energetico, pratica e resiliente, realizzata ad Austin, Texas. L'edificio è stato costruito con il sistema Vulcan di nuova generazione sviluppato da ICON, in grado di stampare fino a circa 280 metri quadri a una velocità ancora superiore rispetto ai modelli precedenti.

House Zero ci ha permesso di sviluppare il nostro progetto, incentrato su una visione etica dell'essere umano e della natura, con un approccio del tutto inedito. Per il nostro team, sviluppare questa idea innovativa e sperimentare nuovi modi per creare abitazioni ad alte prestazioni in grado di riunire artigianato, efficienza elevata e facilità di costruzione è stato davvero emozionante. Questa casa accogliente e pratica non solo rappresenta un passo avanti per le possibilità della tecnologia di stampa 3D, ma non è paragonabile a nessun'altra abitazione che abbiamo progettato fino ad oggi.

Ashley Heeren, socia, Lake|Flato

 
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Immagine per gentile concessione di Lake|Flato: rendering del progetto House Zero, Lake|Flato e ICON

Semplificare la progettazione con la tecnologia di rendering

Anche lo studio californiano Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects (EYRC) sta sperimentando questo metodo di costruzione emergente. EYRC ha collaborato con Mighty Buildings, un'azienda che sviluppa tecnologie di costruzione con sede in California, per disegnare e stampare una casa monofamiliare con dépendance.

EYRC utilizza la tecnologia di rendering in tempo reale di Enscape per semplificare la progettazione dei singoli elementi. Due membri del team EYRC (Jessica Chang, socia e Digital Practice Lead, e Ji Won Nam, Project Manager) ci hanno fornito maggiori dettagli a riguardo.

“La casa monofamiliare con dépendance Mighty House che abbiamo progettato per Mighty Buildings è un'abitazione modulare accessibile e a impatto zero costruita con la tecnologia di stampa 3D. La linea include case con una metratura da circa 80 a circa 130 metri quadri. Possiamo realizzarle grazie al Mighty Kit System, un kit pronto per essere consegnato e assemblato sul posto che include pannelli stampati in 3D, pannelli vetrati, un bagno prefabbricato, una cucina completa e tutti gli elementi di arredo interno”, ci ha spiegato Ji Won Nam.

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Immagine per gentile concessione di EYRC e Mighty Buildings: casa monofamiliare con dépendance Mighty House, progettata da EYRC

“Enscape ci ha permesso di condividere le nostre idee con il team di Mighty Buildings fin dalle fasi di progettazione iniziali. Ad esempio, quando abbiamo sviluppato diverse texture striate per i pannelli di copertura esterna stampati in 3D, i rendering di Enscape sono stati fondamentali per confrontare gli effetti dell'ombra su ciascuna opzione. Abbiamo usato Enscape anche per coordinare gli elementi MEP, visualizzare le transizioni dei materiali e identificare le aree che richiedevano più attenzione e un maggior livello di dettaglio”.

“Uno degli aspetti unici del progetto Mighty House è che il sito di costruzione è ignoto. Abbiamo usato Enscape per creare rendering della casa in diversi paesaggi, così che i potenziali clienti possano immaginare la dépendance nel proprio giardino. Le impostazioni per l'orizzonte e la libreria di asset di Enscape ci hanno aiutato a creare scene ambientate in una foresta, nel deserto e sulla costa”, ha aggiunto Jessica Chang.

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Immagine per gentile concessione di EYRC e Mighty Buildings: casa monofamiliare con dépendance Mighty House, progettata da EYRC

Ji Won Nam descrive così l'ultima fase del progetto: “Al momento stiamo lavorando con Mighty Buildings su un modello in scala a dimensione reale presso la loro sede centrale a Oakland, California. Stiamo perfezionando dimensioni delle giunzioni, punti di raccordo e dettagli degli elementi importanti per garantire semplicità di trasporto e installazione. Inoltre, stiamo aggiornando le specifiche per la rifinitura per evitare problemi legati ad approvvigionamento e lead time”.

“Grazie a Enscape possiamo applicare questi aggiornamenti senza difficoltà e visualizzare le modifiche prima di presentarle al cliente per ricevere l'approvazione. Enscape ci è stato molto d'aiuto per comunicare in modo chiaro con il cliente. E poiché permette di convalidare aggiornamenti al progetto e prendere decisioni rapide basate su visualizzazioni chiare e in tempo reale, ci è stato utile anche come strumento di lavoro”.

Una tecnologia da tenere d'occhio

Quando la stampa 3D ha fatto la sua comparsa più di 30 anni fa, poche persone avrebbero immaginato che un giorno sarebbe stato possibile vivere in un edificio stampato in 3D. Questa idea è una già diventata realtà: oggi, case e unità commerciali vengono stampate, abitate e utilizzate in tutto il mondo.

Combinare questa tecnologia al rendering in tempo reale offre al settore AEC l'opportunità di rivoluzionare le pratiche di progettazione, ingegneria e costruzione e offrire soluzioni ad alcuni dei problemi che gravano sul mondo e sul settore stesso. 

Edificio renderizzato con Enscape3D

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