La Stampa 3D apre le porte a nuovi materiali per l’Edilizia Sostenibile: i Geopolimeri.
Che cosa sono i Geopolimeri?
I geopolimeri sono materiali innovativi che offrono un’alternativa sostenibile al cemento tradizionale, con un processo di produzione che genera fino all’80% in meno di emissioni di CO₂. Utilizzati in edilizia, garantiscono elevate prestazioni chimiche e meccaniche, resistendo a condizioni estreme. Il loro impiego risale all’antichità, quando i Romani utilizzavano la pozzolana per realizzare strutture come il Pantheon.
Da anni, WASP porta avanti la ricerca sulla stampa 3D di geopolimeri con la sua tecnologia LDM, aprendo le porte a nuove applicazioni per l’architettura sostenibile attraverso il design computazionale e la manifattura additiva.
Utilizzare i Geopolimeri al posto della Ceramica
Comportandosi in modo simile al cemento, le stampe in geopolimero non richiedono cottura per acquisire durezza e diventare resistenti all’acqua.
Questo rende i geopolimeri un’ottima alternativa alla terracotta, poiché eliminano la necessità del processo di cottura, in alcuni casi ad alto consumo energetico, e riducono drasticamente il ritiro durante la stampa.
Inoltre, i geopolimeri offrono spesso prestazioni meccaniche superiori rispetto alla terracotta, con una resistenza alla compressione maggiore, una durabilità superiore e una migliore resistenza agli stress termici e ambientali. Per questo motivo, rappresentano una scelta più affidabile per una varietà di applicazioni.
Quali sono le sfide della stampa 3D dei Geopolimeri?
A causa della loro natura abrasiva e viscosità elevata, la maggior parte dei sistemi di estrusione standard non è adatta per la stampa di geopolimeri, poiché il materiale può danneggiare o intasare la macchina durante il processo.
Una soluzione sviluppata da WASP per risolvere questo problema è il Manual Feeding Extruder. Il sistema include un tramoggia con un miscelatore in acciaio inox collegato direttamente a una vite in tecnopolimero e a un ugello in acciaio inox, permettendo la stampa di materiali altamente abrasivi come il cemento e i geopolimeri.
Un altro aspetto da considerare sono i tempi di indurimento e asciugatura, siccome i geopolimeri richiedono generalmente condizioni di indurimento controllate (temperatura, umidità) per sviluppare a pieno le loro proprietà meccaniche.
È importante sottolineare che la stampa di geopolimeri richiede una discreta esperienza e cautela, poiché i materiali possono essere pericolosi se maneggiati in modo scorretto. Inoltre, essendo ancora utilizzati principalmente per scopi di ricerca, non sono ancora così accessibili come materiali più comuni, come il cemento e il calcestruzzo.
La combinazione di sfide tecniche, considerazioni economiche e il lento progresso della standardizzazione nelle nuove tecnologie dei materiali ha limitato, per ora, l’adozione su larga scala della stampa 3D con geopolimeri. Tuttavia, il suo potenziale in termini di sostenibilità, riduzione delle emissioni di CO₂ e durabilità la rende un ambito di ricerca e sviluppo continuo, che potrebbe superare questi ostacoli nel tempo.
Stampa 3D di Geopolimeri ed Esplorazione Lunare
Una delle applicazioni più interessanti dei geopolimeri che si sta esplorando nel settore aerospaziale consiste nell’utilizzo delle stampanti 3D per costruire strutture sulla Luna utilizzando il suolo locale, eliminando la necessità di trasportare tonnellate di materiali dalla Terra.
Finanziato dall’ASI – l’Agenzia Spaziale Italiana, il progetto GLAMS ha l’obiettivo di creare elementi strutturali per la costruzione di basi lunari attraverso un approccio di stampa 3D che utilizza materiali geopolimerici e leganti estratti dai suoli lunari (regolite).
Il team di ricerca, che include l’Università di Padova, l’ICMATE di Genova e WASP, ha ottimizzato questo materiale a base di geopolimeri e ha stampato con successo il primo prototipo di quella che sarà una struttura architettonica di dimensioni maggiori stampata in 3D.
Utilizzi dei Geopolimeri in Architettura, Design e Ricerca – WASP e Università di Eindhoven
Esistono già molti modi in cui i geopolimeri possono essere utilizzati attraverso la Manifattura Additiva anche sulla Terra. Ad esempio, l’Università di Eindhoven TU/e e WASP hanno collaborato alla creazione di una Colonna Computazionale in Geopolimero, al posto della terracotta tradizionale.
Per questo progetto, sono stati scelti i geopolimeri anziché le ceramiche per ridurre il consumo energetico, eliminando il processo di cottura, e per evitare gli elevati livelli di ritiro e deformazione tipici delle ceramiche, contribuendo allo stesso tempo ai progressi della ricerca su questo materiale.
Utilizzando lo stesso materiale di base sviluppato nell’ambito del progetto GLAMS, WASP ha stampato in 3D una serie di moduli che sono stati successivamente assemblati nel prodotto finale e presentati a Formnext 2024 presso lo stand di BE-AM.
La struttura funge da sistema di rivestimento per colonne strutturali in acciaio, pensato per ospitare la crescita delle piante negli spazi esterni, oltre che a insetti e piccoli uccelli.
Stampanti 3D per la Ricerca
Scopri le tecnologie WASP LDM (Liquid Deposition Modeling) che consentono la stampa 3D di materiali sperimentali per la ricerca accademica, che spaziano dai materiali a base di terra al cemento e oltre.
