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 di 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 protegge 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.