Il progetto WASP (World’s Advanced Saving Project) nasce nel 2012 con l’obiettivo di costruire una stampante 3D in grado di realizzare case a costo tendente a zero, con materiali reperiti sul territorio. Una casa accessibile a tutti, frutto di conoscenze collettive applicate alla tecnologia di fabbricazione digitale, questo è il grande sogno che da subito indirizza la ricerca di WASP, il cui lavoro viene finanziato attraverso la vendita della linea di stampanti solide.
Nel 2015 viene realizzata la Big Delta, una stampante gigante alta 12 m per costruire case, grazie a un complesso percorso di ricerca che ci ha visto convolti negli ultimi tre anni.
Nel 2016 esce il Maker Economy Starter Kit, un gigantesco sistema di progettazione e costruzione in scala architettonica racchiuso in un unico container, che dà forma a un grande parco tecnologico mobile dedicato alla stampa 3D.
Ripercorriamo brevemente il viaggio che ci ha condotti a tutto questo.
La ricerca sui Materiali
La stampa 3D è il campo di sperimentazione per eccellenza dei materiali compositi. Il vantaggio dell’additive manufacturing è di poter fornire diverse soluzioni legate al territorio, consentendo anche di impastare materiali direttamente sul posto.
WASP sviluppa differenti tipologie di estrusori per impasti fluido-densi, in cui il cambiamento di stato del materiale depositato avviene tramite l’evaporazione di un solvente che può essere di diversa natura, tra cui l’acqua stessa. Questo tipo di sperimentazione permette una vasta gamma di combinazioni tra i materiali utilizzabili.
Al fine di incentivare un’economia dell’autoproduzione e perseguire la sostenibilità ambientale, la ricerca di WASP ha dato grande importanza alla scelta dei materiali, punto cruciale di questa sperimentazione. Usciti dalla logica dei materiali plastici abbiamo rivolto la nostra ricerca verso materie prime che fossero donate dalla terra, ad alto rendimento, con un basso costo di produzione, coltivabili ovunque e senza l’utilizzo di concimi chimici.
Ecco alcuni dei passaggi della nostra ricerca costante sul campo:
Le case di argilla di Ait Ben Haddou – Stampare semi per una casa green
Trasportabilità ed Energia
Per “salvare il mondo” occorre recarsi in zone del pianeta che non dispongono di infrastrutture per il trasporto dei materiali o il rifornimento dell’energia. Elementi cruciali nella ricerca e sviluppo della macchina, ognuno di questi problemi ha richiesto soluzioni tecniche specifiche. La trasportabilità implica che il materiale sia leggero e che la macchina possa essere tarata in base alle caratteristiche del territorio. I consumi energetici sono determinanti perché in vaste aree del pianeta manca l’elettricità, occorre quindi utilizzare sole, vento… energie pulite e rinnovabili.
Per questo motivo la stampante è stata pensata appositamente con una struttura molto semplice. Esistono stampanti per edilizia più grandi della Big Delta che pesano quintali e consumano quantitativi enormi di energia, nate da un tipo di concezione e di sviluppo completamente diversi. L’approccio delta è stato scelto proprio perché i tre assi verticali consentono bassi consumi energetici, muovendo solo l’estrusore. Le stampanti a portale come quelle realizzate in Cina e negli Stati Uniti muovono pesi che arrivano a dieci o addirittura quindici quintali quando sono in funzione. I bracci della Big Delta invece trasportano all’incirca 70 kg, per un consumo ridotto a meno di un decimo rispetto alle stampanti a portale ed equivalente a circa 300 watt, perfettamente gestibile quindi con una batteria e pochi metri quadri di pannelli solari.
Inoltre, la Big Delta è stata progettata per essere montata in tempi brevi, tre persone possono farlo in circa due ore.
Se vuoi saperne di più, leggi qui: Big Delta 6 metri: scelte, percorsi, evoluzioni.
L’estrusore rotante
L’ostacolo più grande verso la realizzazione della Big Delta è stato, fin dall’inizio, l’estrusione dei materiali. Dovevamo capire non solo come estrudere, ma anche come ricaricare e tenere attivo il sistema. E’ stata una ricerca continua e abbiamo provato davvero tante soluzioni. Alla fine siamo tornati alla vespa vasaia che deposita materiale e va a procurarselo quando è finito. La soluzione del problema che ci ha perseguitato per anni era proprio nel nostro nome: Wasp. Era nella natura. Grazie al confronto con esperti del settore edile abbiamo capito che l’estrusore con pompa peristaltica non era adatto alla stampa di case proprio per l’eccessivo impiego di energia. L’evoluzione decisiva è stata l’estrusore con ugello rotante. Il controllo dei movimenti nella stampa 3D è indispensabile, ecco perché è stato successivamente ridisegnato con un concetto a coclea. L’attuale estrusore è in grado di gestire addirittura la ritrazione, può cioè interrompere il lavoro e ritirare il materiale estruso. In poche parole si è passati dall’estrusione continua al controllo preciso dei flussi, alla possibilità di interrompere e riprendere l’erogazione in maniera micrometrica.
Questo estrusore può essere montato e smontato rapidamente, si pulisce automaticamente, necessita di un quantitativo di energia minimo e ha un controllo costante a tutte le velocità. Non esiste più il lavoro dato dallo spostamento in altezza e il risparmio di energia è evidente: per spingere argilla nei tubi occorrono diversi kilowatt, lasciandola cadere controllata con una vite bastano alcune decine di watt.
Se vuoi sapere di più sull’estrusore della Big Delta leggi: Il nuovo estrusore WASP, verso la realizzazione del sogno.
Resurrection System
La volontà di costruire case ha reso indispensabile a WASP anche lo sviluppo di una funzione fondamentale per la nostra tecnologia, il Resurrection System. Si tratta di un’evoluzione della funzione Stop e Salva, che consente di mettere in pausa la stampante. L’esigenza di fermare o di bloccare la stampa dei muri, per poi riprenderla il giorno seguente nello stesso punto in cui l’avevamo lasciata, è stata la spinta per la creazione di questa nuova implementazione, che è stata applicata a qualsiasi DeltaWASP. “Resurrection è un bell’esempio di innovazione commerciale nato da un’esigenza apparentemente utopica” dice Massimo.
La logica è abbastanza semplice: le coordinate su cui si sta estrudendo vengono salvate su una SD card ed è da quelle stesse coordinate che la stampa prosegue quando viene riattivata. Resurrection è la soluzione se si rischia che salti la corrente all’interno di un cantiere.
Se venisse staccata la spina elettrica, Arduino tenterebbe di svolgere la funzione Stop e Salva ma i motori della macchina, che assorbono molta corrente, gli impedirebbero di poterla portare a buon fine. Utilizzando invece un diodo in serie all’alimentazione del microprocessore abbiamo accantonato l’energia necessaria per portare a compimento il salvataggio. Se anche la tensione dovesse andare improvvisamente a zero, i motori non potrebbero utilizzare l’energia immagazzinata in quel condensatore protetto dal diodo, grazie a una valvola che impedisce il passaggio di corrente nel senso opposto.
Resurrection è stata una vera e propria svolta nel panorama della stampa 3D.
Per scoprire di più su Resurrection System leggi qui: Resurrection System, una rivoluzione nella stampa 3D
L’evoluzione del progetto
Novembre 2012. Le sperimentazioni sui materiali fluido densi iniziano da subito con la Power WASP. L’approccio WASP è da sempre quello di sperimentare nel piccolo per trasferire le scoperte anche sulle altre dimensioni. Perciò, già allora lo sguardo era proiettato verso la costruzione della Big Delta. Ecco cosa scrivevamo:
“WASP estrude porcellana!! prossimamente sempre sul blog vi aggiorneremo con le foto dei pezzi dopo la cottura in forno, speriamo bene per il ritiro del materiale!
Siamo molto, molto, molto, entusiasti; questo risultato apre grandi opportunità e divertentissime soluzioni, ma soprattutto rappresenta un altro passo verso il nostro sogno.
L’ugello dell’estrusore utilizzato per questa stampa è di 5mm, ne è stato utilizzato anche uno da 3mm, si sta lavorando sulla retraction e su un impasto meno liquido per aumentare le dimensioni delle forme ed evitare il collasso. Cogliamo l’occasione per ringraziare il Prof. De Nicolò dell’ISIA di Faenza, esperto ricercatore nel settore della ceramica, fa parte del team wasp e ha ideato l’impasto utilizzato, continua la ricerca e sperimentazione in laboratorio.
Il prossimo step sarà utilizzare il delta per la stampa, un modellino di una casa, una serie limitata di vasi.“
Qualche mese dopo abbiamo progettato e realizzato la prima Delta che estrudeva argilla.
I progetti per realizzare un “robot king size” andavano avanti sempre parallelamente alla ricerca sui materiali e alla produzione delle nostre stampanti solide, ecco un’antenata dell’attuale BigDelta:
Nel corso del 2013 vengono stampati i primi prototipi di case in argilla da una Big Delta che abbiamo portato alla Maker Faire di Roma dello stesso anno, scrivevamo così:
“Venerdì 30 agosto 2013, Grande festa!!
Il nostro Grande Delta stampa per la prima volta, una tappa fondamentale per il percorso Wasp, solo un anno fa questa era fantasia, oggi è realtà.
Il Big Delta è pronto; senza svelarvi troppo in questi mesi abbiamo lavorato parallelamente a moltissime attività. La più centrale tra queste? Sicuramente lui, il nostro robot gigante a tre braccia. Deposita materiale in maniera controllata, funziona proprio come una stampante 3D, ma molto più grande! Sulla struttura si lavora costantemente da mesi, come vedete lo stile è quello Wasp, componenti autoprodotte: tagliate a controllo numerico e stampate 3D. L’estrusione di materiale è stata una ricerca altrettanto impegnativa, proprio perché cambiano le dimensioni, di conseguenza le forze da applicare, calibrazione di densità e pressione.
Missione compiuta, vai! un passo avanti verso il nostro obbiettivo finale.
Grande soddisfazione a prova che si può raggiungere ogni meta, dipende quanto lo si vuole!
Grazie a Mirco De Nicolò proveremo in cottura questo impasto, mettiamo in forno la casa che abbiamo stampato. La cosa che ci piace di più è che durante la deposizione non si formano bolle d’aria, grazie allo studio sull’estrusione, questo ci fa sperare bene per la cottura, nonostante il pezzo sia molto più grande (230×225 x200mm, parete 12mm, layer 2mm, meno di 50 minuti).“
Ben presto la nostra BigDelta inizia a viaggiare per il mondo, di fiera in fiera. Un anno scorre velocissimo quando si lavora tanto, un anno segnato da grandi traguardi.
Questo il percorso che ha condotto alla Maker Faire di Roma del 2014, un appuntamento per noi di grande importanza, a cui abbiamo presentato la Big Delta alta 4 metri – versione ridotta della 6 metri che avevamo prodotto, riduzione dovuta a questioni pratiche come l’altezza del soffitto della fiera. Le evoluzioni della Big Delta 6 metri sono state tantissime fino alla costruzione e sviluppo della Big Delta 12 metri, con la realizzazione del sogno nel 2015.
La prima casa
Siamo riusciti a dimostrare che due uomini e una macchina possono stampare in 3D un rifugio confortevole e sano in poco tempo e ad un costo irrisorio. Siamo molto soddisfatti dei risultati ottenuti, pur nella consapevolezza che c’è ancora molto da fare”
Un po’ di numeri
Sono stati stampati 270 centimetri di muro di argilla e paglia del diametro di 5 metri, utilizzando circa 40 tonnellate di materiale. I layer in totale sono 135, con un peso medio di 300 chili ognuno, tempo medio per realizzare un layer 20 minuti. Quanto ai consumi, parliamo di 2 metri cubi d’acqua e 200 Kwh. E veniamo ai costi: 32 euro per l’energia, 3 euro per l’acqua, 10 euro per la paglia, 3 euro per la benzina della motozappa: totale 48 euro. Volete risparmiare ulteriormente? Impastando con i piedi anziché con la macchina i costi energetici si riducono del 90%. Segui l’evoluzione del progetto CASA >>
Il Maker Economy Starter Kit
Il progetto di WASP non è solo la casa, è un intero processo. Per questo motivo è stato creato il Maker Economy Starter Kit: un grande sistema di progettazione e costruzione in scala architettonica racchiuso in un unico container, dando forma al più grande parco tecnologico mobile dedicato alla stampa 3D mai realizzato al mondo.
Il kit comprende tutta la tecnologia sviluppata da WASP fino ad oggi e un gruppo di progetti open source per la realizzazione di moduli abitativi autosufficienti, in grado di rispondere a tutti i bisogni primari dell’uomo: casa, cibo, energia, salute, lavoro, cultura.
Un processo che usa materiale a km 0 e si alimenta di sole, vento e acqua, adattabile a qualsiasi tipo di contesto ambientale, trasportabile e assemblabile ovunque, facilmente.