Gaia, la casa stampata in 3d

In occasione dell’evento “Viaggio a Shamballa” e della conferenza “A call to save the world”, WASP presenta Gaia, il primo studio di casa stampata in 3d attraverso la nuova tecnologia Crane WASP con materiali naturali provenienti dal territorio circostante. L’impegno dell’azienda italiana, fin dalle origini nel 2012, è stato costantemente rivolto allo sviluppo di strumenti per la fabbricazione additiva a scala architettonica e l’inaugurazione di Gaia rappresenta un importante traguardo, anche alla luce di tutte le ricerche condotte nei settori di stampa 3d, design e scienza dei materiali, ricerche che nel 2015 si sono concretizzate con la presentazione mondiale della BigDelta WASP 12MT.

Gaia, un nuovo modello di casa ecosostenibile, progettato da WASP e realizzato attraverso la nuova stampante 3d Crane WASP.

Un nuovo modello architettonico ecosostenibile

Gaia, denominata tale per l’utilizzo di terra cruda come principale legante della miscela costituente, può essere considerata un nuovo modello architettonico ecosostenibile con particolare attenzione all’impiego di materiali naturali di scarto, provenienti dalla filiera produttiva del riso e orientati alla realizzazione di murature particolarmente efficienti dal punto di vista bioclimatico e di salubrità degli ambienti. Tale ricerca è stata possibile anche attraverso la collaborazione con RiceHouse, startup italiana che opera nel campo della bioedilizia attraverso l’uso degli scarti provenienti dalla produzione del riso.

“La vespa vasaia è il nostro modello di sviluppo, un perfetto approccio per costruire case a basso costo con materiale naturale a chilometro zero.”

Massimo Moretti

Materiali naturali e aspetti bioclimatici

Gaia è un modulo altamente performante sia dal punto di vista energetico che della salubrità indoor, con un impatto ambientale quasi nullo. Stampata in poche settimane grazie alla sua muratura non necessita né di riscaldamento né di un impianto di condizionamento, in quanto mantiene al suo interno una temperatura mite e confortevole sia d’inverno che d’estate.

Per la realizzazione di Gaia RiceHouse ha fornito le fibre vegetali attraverso le quali WASP ha sviluppato una mescola composta per il 25% da terreno prelevato in sito (30% argilla, 40% limo e 30% sabbia), per il 40% da paglia di riso trinciata, per il 25% da lolla di riso e il 10% da calce idraulica. La mescola è stata impastata attraverso l’uso della molazza, in grado di rendere il composto omogeneo e lavorabile.

in collaborazione con

Dalla progettazione alla costruzione

Il progetto bioclimatico firmato RiceHouse, oltre a sfruttare l’apporto passivo del sole grazie all’orientamento a Sud-Ovest dove è posizionata una grande vetrata per ottimizzare la luce naturale, è centrato nella definizione delle stratigrafie sia nella copertura, realizzata in legno con un isolamento in calce-lolla (RH300), sia nel massetto contro terra realizzato in calce-lolla, leggero ma termico per permettere di raggiungere un fabbisogno energetico pari a una classe A4. La parete monolitica stampata in 3d è poi stata rifinita internamente con una rasatura in argilla-lolla (RH400), levigata e oliata con oli di lino.

L’involucro esterno, completamente stampato in 3d in sito attraverso la stampante Crane WASP, è stato progettato con la finalità di integrare al proprio interno i sistemi di ventilazione naturale, di isolamento termo-acustico e di impiantistica. La deposizione del materiale a base di terra cruda, paglia e lolla di riso viene controllata attraverso articolati intrecci in grado di conferire al contempo solidità costruttiva e variazione geometrica lungo l’intero sviluppo murario. La versatilità della progettazione computazionale viene infatti resa possibile nella pratica costruttiva grazie alla precisione e alla velocità della tecnologia 3d, ottenendo geometrie complesse, difficilmente replicabili con i sistemi tradizionali di costruzione. La realizzazione dell’involucro stampato in 3d, per un totale di 30 mq di parete dallo spessore di 40 cm, ha richiesto complessivamente 10 giorni, con un costo totale dei materiali necessari per la muratura di 900 €.

Possibili sviluppi e scenari

Sulla base dei dati sperimentati con Gaia è possibile immaginarsi in maniera concreta nuovi scenari economici, in cui un ettaro di risaia coltivata è in grado di produrre 100 mq di superficie costruita.

L’esperienza di Gaia offre l’occasione per divulgare le­ molteplici potenzialità che la stampa 3d può ancora esprimere grazie alle risorse presenti nel territorio agricolo mondiale, garantendo livelli minimi di impatto ambientale a fronte di infinite soluzioni progettuali, indispensabili per le nuove frontiere dell’abitare.

Crane WASP
the Infinite 3d Printer

SCOPRI DI PIU'

Progetto: Gaia Inaugurazione: 6-7 Ottobre 2018 Luogo: Via Castelletto 104, Massa Lombarda (RA)  Progettazione: WASP In collaborazione con: RiceHouse Stampante 3d: Crane WASP Superficie: 20 mq Involucro stampato: 30 mq Costo complessivo materiali dell’involucro: 900 € Materiali: Terra cruda, paglia, lolla di riso, calce Tempi di realizzazione: 10 giorni

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Ufficio stampa Maurizio Andreoli mail: [email protected]
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FAQ Domande frequenti e approfondimenti

GAIA è il frutto dei nostri 7 anni di ricerca nel campo della stampa 3D e dell’architettura, abbiamo fortemente voluto questo modulo architettonico per dimostrare quello che è l’attuale potenziale della stampa 3D in campo architettonico, con i suoi pregi ed i suoi limiti, e far vivere un’esperienza immersiva ai nostri ospiti.

GAIA è stata costruita con una evoluzione delle tradizionali tecniche di costruzione in terra cruda. Grande importanza in questo tipo di costruzioni è data alla fondazione, fondamentale per evitare pericolose infiltrazioni di acqua dal suolo e per evitare rotture dovute a cedimenti differenziali del terreno. Nel nostro caso la fondazione è composta da parti stampate in malta cementizia e getti di calcestruzzo armato che servono anche per l’incastro della struttura. La muratura in terra cruda poggia quindi su una soletta in calcestruzzo e contiene al suo interno: il sistema di impianti, il sistema di isolamento termico ed il sistema di ventilazione esterna della parete. Il tetto in legno lamellare è sorretto da una struttura a pilastri anch’essi in legno lamellare, incastrati nella fondazione, questo garantisce la fruibilità degli spazi in totale sicurezza.

Le prestazioni termiche hanno superato le aspettative progettuali, e si sono rivelate veramente molto soddisfacenti. La trasmittanza termica media della muratura stampata del modulo è 0,249 W/m2K e rende possibile, grazie alle ottime prestazioni degli elementi di solaio e copertura, la catalogazione di Gaia in classe energetica A4. Stiamo inoltre tenendo monitorati i parametri ambientali interni per avere un riscontro reale dei valori calcolati.

Il modulo architettonico GAIA ha una difesa fisica dagli agenti atmosferici, l’ampio sporto garantisce infatti una buona protezione dalle precipitazioni temporalesche. Il materiale utilizzato infatti non ha alcun tipo di protezione chimica che andrebbe ad alterare la sua composizione, ciononostante non sono stati riscontrati problemi erosione da dilavamento.

GAIA è stata progettata per essere costruita in Italia nel comune di Massa Lombarda (RA) e quindi rispetta tutte le attuali norme costruttive. La porzione stampata è caricata solamente dal peso proprio e figura come tamponatura esterna alla struttura in legno lamellare che sostiene il tetto. Sebbene il nostro intento sia quello di costruire edifici interamente stampati, al momento la nostra tecnologia non ci permette di fornire alle porzioni stampate una duttilità ed una resistenza tali da consentire un utilizzo di queste a livello strutturale in aree ritenute a rischio sismico.

  1. Design personalizzabile: libertà di forma, dalle più semplici alle più complesse geometrie generabili da software CAD;

  2. Alta efficienza energetica: l’involucro in terra, paglia e lolla, con camere d’isolamento e camere di ventilazione garantisce ottimi valori di trasmittanza

  3. Materiale avanzato: mescolando terra, paglia e lolla di riso, è possibile ottenere un materiale composito e fibrorinforzato adatto alla stampa 3D. La presenza di fibre vegetali infatti limita i ritiri in fase di essiccazione e riduce sensibilmente la fragilità del materiale terra.

  4. Materiale a basso impatto: l’energia necessaria a trasformare il suolo in materiale per la stampa 3D è pochissima, ma ancora meno è quella necessaria al suo smaltimento, infatti se non manutenuto l’edificio tornerà presto ad essere terreno.

  5. Rapidità di costruzione: 2 uomini possono costruire un involucro che proteggere 20 mq di superficie calpestabile in 10 giorni.

  6. High Tech / Low Tech: nuova vita a tecniche tradizionali, nel nostro caso un materiale antico come la terra cruda unita alla paglia diventa grazie alla stampa 3D un materiale altamente performante e lavorabile, al pari dei più avanzati materiali da costruzione.

  7. Diffusione del sapere: grazie alla stampa 3D i progetti architettonici possono diventare dei processi in grado di adattarsi a differenti contesti, questo incrementerebbe la possibilità di condivisione a scala globale del sapere connesso al costruire.

  8. Muri curativi: stiamo elaborando un sistema di diffusione di oli essenziali all’interno delle murature dell’edificio per respingere zanzare e parassiti senza utilizzare sostanze nocive. Questo sistema garantirebbe l’utilizzo di repellenti senza avere il contatto diretto con gli utenti della costruzione.

  9. Riutilizzo di materiali: tutti i nostri progetti nascono per essere collocati in un modello economico circolare, per questo motivo materiali di scarto come terreno, rifiuti della filiera agro alimentare e macerie possono essere utilizzati per nuove costruzioni.

I tempi di costruzione sono legati al tipo di materiale che si utilizza:

 

  1. Utilizzando il nostro impasto di terra cruda e paglia è possibile estrudere ad una velocità di 4200 mm/min con un avanzamento massimo in altezza di 300 mm in 24 h per consentire l’essiccazione del materiale. Questo ci ha consentito di stampare una muratura composta da 7 strati alta 2.70 m in 100 ore per un totale di 22 km di percorso macchina. Semplificando la geometria è possibile ridurre i tempi di stampa per raggiungere la quota desiderata, ma ciò non coincide con la nostra volontà di ottenere murature altamente performanti.

  2. Se si intende utilizzare impasti a base cementizia o che in ogni caso mediante una reazione chimica hanno un rapido passaggio di stato (da liquido a solido), è possibile incrementare l’avanzamento in altezza arrivando ad un limite 150 mm/h. La velocità di movimento della stampante invece è correlata alla fluidità del materiale, con materiali ben calibrati è possibile raggiungere i 6000 mm/min.

GAIA rappresenta un caso unico al mondo, perché è la prova tangibile che i principi dell’economia circolare possano essere applicati nel settore delle costruzioni e della tecnologia 3d. Gaia è il frutto di un impiego limitato e ottimizzato delle risorse del territorio agricolo, che attraverso la tecnologia sono state convertite in un complesso involucro edilizio dal minimo impatto ambientale. Crediamo inoltre sia possibile sviluppare materiali adatti all’estrusione utilizzando miscele di materiali reperiti in siti differenti dal nostro, senza trascurare la possibilità di utilizzare detriti e macerie di edifici preesistenti opportunamente triturati e miscelati con nuovi leganti.

GAIA è un modulo architettonico che nasce dalla volontà di dimostrare tutto il potenziale della nostra tecnologia in grado di utilizzare materiali a Km zero, tuttavia sarebbe possibile realizzare lo stesso muro in cemento, andando a perdere però tutti i benefici di una costruzione in materiali naturali.

La forma di GAIA nasce dalla volontà di ottenere la maggior superficie coperta possibile con una unica unità stampante, la pianta circolare permette quindi di massimizzare l’area calpestabile e ridurre la superficie muraria. Tuttavia è possibile stampare edifici con qualsiasi impronta a terra, inoltre la Crane WASP viene composta per soddisfare qualsiasi esigenza dimensionale. È inoltre possibile stampare più piani modificando la Crane WASP durante la stampa, sempre che il materiale utilizzato per la stampa lo consenta.

Per costruire la muratura di GAIA sono stati utilizzati:

 

  1. 800 kg di lolla di riso, 150 kg di paglia di riso, 11000 kg di terra di campo e 800 kg di calce idraulica naturale. La muratura ha una altezza massima di 2.70 m per una superficie totale di 30 mq ed uno spessore che varia da 45 a 35 cm.

  2. La Crane WASP ha un assorbimento a regime di 1,1 Kw/h, mentre il sistema di pompaggio ha un assorbimento sempre a regime di 2,0 Kw/h. Per completare la muratura di GAIA sono stati utilizzati 290 Kw di energia elettrica.

  3. L’intera fase di stampa di 100 h è stata seguita da un addetto alla preparazione del materiale ed uno al controllo stampa, per un totale quindi di 200 h di manodopera.

 

GAIA è un progetto architettonico che comprende molteplici lavorazioni. WASP al momento ha svolto ricerche atte a sviluppare sistemi innovativi per murature e fondazioni.

La valutazione dei costi di costruzione, comparando l’edificio stampato in 3d con gli attuali edifici costruiti con le più diffuse tecnologie, non è corretto perchè non sensibilizza il possibile cliente al valore tecnologico della stampa 3d. Risulta invece adeguato confrontare le opportunità offerte dalla tecnologia 3d in termini di efficienza costruttiva, di articolazione spaziale e di prestazioni energetiche.

Al momento l’azienda intende valutare quale siano le criticità del sistema e portare ad un livello superiore il livello di automazione del processo. Il prossimo passo sarà quello di approcciarsi al mondo dell’edilizia come azienda fornitrice di servizi di stampa 3D in sito. In un successivo momento, quando l’intero sistema avrà raggiunto un alto grado di affidabilità, si procederà alla vendita di tutte le strumentazioni necessarie per la stampa.

L’interesse e lo sviluppo di costruzioni attraverso la stampa 3d è in crescita esponenziale, tuttavia è ancora difficile immaginarsi una vera e propria diffusione sul mercato nei prossimi anni. WASP sarà protagonista nell’evoluzione di tale tecnologia offrendo nuove prospettive costruttive e nuovi modelli dell’abitare.