Trave in cemento con la stampa 3D
CEMENTO STAMPANTO 3D
LA PRIMA TRAVE MODULARE IN CEMENTO ARMATO REALIZZATA CON LA STAMPA 3D
WASP nasce con il sogno di stampare case con materiali 100% naturali, ma la saggezza insegna che l'estremismo non è mai una buona cosa, pur tendendo a stampare case con materiali naturali e a km0, occorre immergersi nel quotidiano e dare un contributo adesso. Ed ecco che il progetto WASP si confronta anche con materiali per noi tabù, generatori di Co2. Il cemento è deleterio per il pianeta. Una tonnellata di cemento genera una tonnellata di Co2, ma con la stampa 3D si può risparmiare più del 50% di inquinamento. Sono numeri da capogiro, che si raggiungono solo perché possiamo creare dei riempimenti programmati, mentre con le normali tecniche non è pensabile creare dei sistemi cavi.
Una stampante WASP è partita per un istituto di eccellenza italiano che studia malte cementizie. Domenico Asprone e gli amici dell'Università Federico II di Napoli hanno messo al lavoro una BIGDELTA WASP di 4 metri. E la macchina non è rimasta certo in parcheggio, come si può vedere dal filmato.
Con la mega stampante di WASP i ricercatori hanno sviluppato un sistema per produrre elementi di calcestruzzo che possono essere assemblati con barre d'acciaio e comporre travi o pilasti in cemento armato. La ricerca avviene al centro di servizi CeSMA (Centro servizi metodologici avanzati) dell'università campana e coinvolge il Consorzio Stress (il distretto ad alta tecnologia della Regione Campania sulle costruzioni sostenibili) e l'Università di Pavia. Come ha dichiarato Domenico Asprone all'agenzia Ansa ''La nuova tecnologia promette di ottimizzare le forme e risparmiare materiale, alleggerendo quindi gli elementi in cemento armato e riducendo i costi e gli impatti ambientali. La possibilità di ottenere forme complesse, poi, apre la strada a nuovi utilizzi del cemento armato, diversi da quelli convenzionali, con proprietà estetiche e di design''.
“La stampa in 3D – ha spiegato sempre all'Ansa, Marco Luorio del consorzio Stress - consente di realizzare elementi curvi, cavi o con caratteristiche particolari che normalmente richiederebbero complicati sistemi di forme in legno (casseri) per il getto di calcestruzzo fresco, con notevole incremento dei costi di realizzazione”.
Nei laboratori del Dipartimento di Strutture per l'Ingegneria e l'Architettura della Federico II di Napoli verrà effettuato ora un test sulla prima trave realizzata, della lunghezza di circa 3 metri e mezzo. Il test consentirà anche di verificare le performance meccaniche dei nuovi elementi in cemento armato. Si proseguirà inoltre con la sperimentazione di nuovi sistemi di assemblaggio basati anche sulla tecnologia della precompressione. Con le nuove tecnologie insomma si viaggia verso la casa del futuro. Ma perché porre limiti? Un giorno sarà possibile anche stampare strutture più complesse, come ad esempio ponti. E ci sarà ampio spazio per la creatività.
Ecco i componenti del team al completo. Università Federico II di Napoli: Domenico Auricchio,Costantino Menna, Marco Naclerio. Consorzio Stress: Marco Iuorio, Marcello Pellecchia, Alberto Zinno. Università di Pavia: Ferdinando Auricchio.
WASP e CasaClima: la sfida del cubo di ghiaccio è iniziata
DAL CUBO DI GHIACCIO AL CUBO DI TERRA : ORA LA SFIDA E' LANCIATA
“Dal cubo di ghiaccio AL cubo di terra - Tradizione e innovazione per lo sviluppo di NZEB in terra cruda”. Ad Alessandria ora la sfida è iniziata davvero. Domenica 21 giugno tre cubi di ghiaccio sono stati portati nel cantiere allestito in piazza della Libertà. Il primo è stato semplicemente esposto al sole, mentre gli altri due sono stati calati nell'involucro di CasaClima e in quello di WASP. Il 4 luglio si saprà quale avrà resistito meglio.
Il senso della sfida è usare il materiale più antico del mondo, la terra cruda, e coniugarlo con la tecnologia più moderna, cioè quella della stampante 3D grazie a WASP. La creazione degli impasti è stata seguita dall’architetto Gaia Bollini, esperta di costruzione e recupero di strutture in argilla. Le parti del cubo di terra sono state stampate sul posto in tre giornate di duro lavoro, che hanno tenuto impegnate sei persone e sono proseguite fino a notte il 5, il 6 e il 7 giugno. In seguito le varie parti sono state assemblate per realizzare il cubo all'interno del quale domenica 21 giugno è stato calato il ghiaccio. Infine il cubo è stato tappato.
“Vogliamo riscoprire la terra cruda. Sia dal punto di vista cromatico, sia dal punto di vista tattile, sia dal punto di vista energetico – ha dichiarato l'architetto Silvia Fasolo di CasaClima - . La terra ha un suo potere igrometrico che ci viene in aiuto in edifici passivi. Noi siamo convinti che questo materiale può essere utilizzato con tecnologie moderne, dandogli una valenza che possa coniugarsi con le nuove direttive europee”.
Dal punto di vista scientifico un prototipo è stato consegnato al Politecnico di Torino che collabora al progetto. Verrà valutato in piastra calda, ovvero in regime statico e in regime dinamico dal punto di vista energetico. “In questo momento stiamo delimitando gli ambiti di ricerca per vedere quali sono le possibili migliorie – ha detto ancora l'architetto Fasolo - sia per la tecnologia di estrusione per quanto riguarda la macchina, sia per quanto riguarda la sostenibilità ambientale”.
Unendo tradizione e innovazione, si cerca di rispondere alle nuove esigenze del settore edilizio, seguendo la direttiva 2010/31/UE con cui l’Unione Europea chiede ai professionisti e alle imprese di progettare e costruire solo edifici a energia quasi zero entro il 31 dicembre 2020.
L'appuntamento è dunque al 4 luglio, quando alle 11 il cubo di terra stampato da WASP e il cubo CasaClima verranno riaperti e si scoprirà quanto ghiaccio sarà rimasto all'interno di entrambi.
La BigDelta sperimenta con CasaClima: risultati e riflessioni
Come anticipato nelle puntate precedenti, abbiamo partecipato alla stampa di una costruzione che contenesse un cubo di ghiaccio con CasaClima ad Alessandria.
Il primo giorno, dopo 10 ore di lavoro, intorno alle 20,30 la struttura è collassata di fronte ai giornalisti locali. Disfatta.
Il problema è stato subito chiaro: stampare un pezzo che si sviluppa prevalentemente in altezza in un solo giorno non consente all’argilla di seccare debitamente, sottoponendola appunto al rischio di un collasso. Questo problema si pone nel caso di pezzi con dimensioni relativamente piccole, nella costruzione di una casa con una circonferenza di 6 metri, invece, l’impasto ha il tempo di solidificarsi mentre la macchina lavora.
Così, il giorno successivo abbiamo avuto l’idea di stampare 40 cm di altezza per volta e di spostare la stampante in un altro punto per lasciare al pezzo appena prodotto il tempo necessario.
La struttura che abbiamo realizzato al fine di contenere il cubo era composta da quattro costruzioni triangolari con altezza di 80 cm e lato di 100cm. Le pareti delle case in argilla sono più spesse di quelle in cemento e la forma da noi prodotta consente di replicare questo stesso spessore attorno al ghiaccio. Da queste circostanze e dal bisogno di lasciare seccare il materiale è nata così una nuova necessità per la nostra BigDelta: quella di potersi spostare agilmente.
In questa occasione la BigDelta è stata mossa utilizzando dei pannelli e segnando con alcuni perni le posizioni iniziali, in modo tale da rimetterla in fase per i 40 cm da stampare successivamente su quelli lasciati seccare. In futuro la BigDelta sarà implementata con un sistema che le consenta di spostarsi nello spazio in maniera più agile: la visione che abbiamo è quella di una stampante in grado di muoversi fino a realizzare un intero villaggio senza che debba essere ogni volta smontata e riassemblata.
Per stampare l’intero progetto sono stati utilizzati quintali di terra cruda e la preparazione dell’impasto ha richiesto il lavoro di 6 persone. Abbiamo così compreso che la stampante deve essere in grado di preparare l’impasto da sé, prelevando l’argilla, la sabbia e la paglia da punti prestabiliti. Per l’economia e il pensiero che è alla base del progetto non è concepibile che tante persone debbano lavorare per produrre il materiale necessario.
Un altro spunto di riflessione è stato quello sulle fibre all’interno dell’impasto: le abbiamo setacciate troppo, accorciandole molto. Il nostro nuovo estrusore si è dimostrato in grado di stampare fibre molto lunghe, orientandole automaticamente nel senso di stampa. Tutto questo è eccezionale, poiché la lunghezza del filo di paglia conferisce una maggiore coesione e tenuta al muro. La fibra di paglia consente all’impasto di asciugarsi in maniera uniforme, drenando l’umidità dall’interno verso l’esterno.
La creazione degli impasti è stata seguita dall'architetto Gaia Bollini, esperta di costruzione e recupero di strutture in argilla. Le difficoltà tecniche erano tante: evitare i ritiri, ricercare la giusta densità per l'estrusione, calcolare i tempi per il cambio di stato dell'impasto, da fluido a solido. Gaia si è destreggiata tra tutte queste esigenze, progettando la formulazione più idonea e impastando con le proprie mani quintali di materiale. La vogliamo ringraziare di cuore.
Nella zona di Alessandria esiste un’antica tradizione riguardo alle case in argilla, sono presenti bellissimi palazzi e ville. Le conferme che questo sia un materiale perfettamente idoneo per le abitazioni non sono ormai più necessarie: questa è la nostra direzione, costellata di esperienze, scoperte e ricerche. Il cubo di ghiaccio verrà posto all’interno della struttura che abbiamo stampato il 21 giugno, il 4 luglio verrà aperto e potremo verificare quanto si è sciolto.
Sarà una conferma in più?
Il lavoro svolto al fianco di CasaClima Network Valdaosta e Piemonte è stato estremamente interessante, specialmente in questa fase di sperimentazione. Stampare argilla e porcellana in dimensioni mai viste prima ed in così poco tempo ci ha dato l’opportunità di valutare le difficoltà tecniche (come l’esigenza di spostare la macchina con maggiore facilità o quella di far seccare l’impasto) e logistiche (la preparazione del materiale, che sarà in futuro a cura della stampante stessa), indicandoci la strada.
E' stata durissima ma ce l’abbiamo fatta. Bzzzz*
La BigDelta sperimenta nuovi materiali a Barcellona
Un’intensa settimana di prove di stampa all’evento Construmat con lo IAAC di Barcellona (Institute for Advanced Architecture of Catalonia) ci ha portati a sperimentare diversi materiali ed impasti con la nostra BigDelta.
La continua ricerca sulle specifiche di ogni materiale è la chiave per la costante implementazione e il miglioramento delle nostre stampanti: una versione modificata dell’estrusore a coclea con ugello rotante consente una migliore deposizione delle fibre, che possono essere presenti in una percentuale maggiore all’interno dell’impasto.
E’ così che abbiamo stampato una sedia in pasta di legno, utilizzando farina, segatura e vinavil.
Un artigiano del luogo ci ha procurato una fibra di materiale riciclato che utilizza nei propri lavori e che abbiamo stampato con una base cementizia.
Un'altra sperimentazione sul campo è stata condotta con il micelio dei funghi: abbiamo estruso un supporto per la crescita di questi. Il micelio è già al centro di molteplici progetti di bioedilizia e bioarchitettura, questo materiale compostabile al 100% è un eccezionale isolante e sembra essere più resistente del cemento. Può essere utilizzato, come nel nostro caso, per armare dall’interno la struttura nella quale si ramifica.
Ringraziamo lo IAAC per averci convolti e tutti i ragazzi che hanno partecipato a questo momento di ricerca e sperimentazione attiva.
Gràcies!
Il nuovo estrusore WASP - verso la realizzazione del sogno
Ce lo insegnano gli animali: ogni energia sprecata va ritrovata procurandosi del cibo, facendo rifornimento quando è necessario. L'innovazione che rappresenta il passaggio decisivo del nostro percorso verso la WASP GigaDelta alta 12 metri, cioè verso la stampante che sarà in grado di costruire le case di argilla, si ispira proprio a questo concetto. Alla fine la soluzione del problema che ci ha perseguitato per anni era proprio nel nostro nome. Nella natura. Era nella vespa vasaia da cui abbiamo preso spunto.
Rispetto al modello presentato alla Maker Faire di Roma del 2014 quello che caratterizza l'evoluzione decisiva è il nuovo estrusore. Il controllo dei movimenti nella stampa 3D è indispensabile, ma questo non era possibile con il vecchio estrusore a pompa peristaltica. Ecco perché l'abbiamo completamente ridisegnato con un concetto a coclea. Ora abbiamo un estrusore che è in grado di gestire addirittura la ritrazione, può cioè interrompere il lavoro e ritirare il materiale estruso.
In poche parole siamo passati dall'estrusione continua al controllo preciso dei flussi, alla possibilità di interrompere e riprendere l'erogazione in maniera micrometrica. Il nuovo estrusore può essere montato e smontato rapidamente, si pulisce automaticamente, consuma pochissimo e ha un controllo costante a tutte le velocità. Inoltre grazie all'ugello rotante il materiale non viene solo estruso ma anche impastato in uscita, in modo da permettere una corretta adesione dei layer uno sull'altro.
Se ci voltiamo indietro e pensiamo al nostro percorso, l'ostacolo più grande verso la realizzazione della GigaDelta è stato proprio, 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. Con lo stesso sistema, la nostra macchina riduce al minimo il consumo di energia. Ora noi possiamo tranquillamente stampare e spostarci di lato tutte le volte che abbiamo bisogno di caricare materiale. 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.
Tutti questi accorgimenti sono contenuti nel nostro nuovo estrusore e caratterizzano la stampante. Sono già a tutti gli effetti soluzioni tecniche pronte per essere replicate in scala più grande. Ora possiamo dire di aver realizzato una macchina che dà forma a oggetti senza richiedere energia e si tratta a nostro avviso di una rivoluzione, non solo in termini di edilizia. Pensiamo ad esempio alla possibilità di costruire non soltanto case, ma ricoveri per gli animali, giardini pensili. Cambia completamente l'approccio e il centro del progetto è l'energia.
Quali ulteriori sviluppi potrà avere l'ugello rotante? Ancora non lo sappiamo. A noi questo sistema serviva per impastare meglio il materiale e tenere pulito l'ugello. E' da quella necessità che siamo partiti per arrivare al risultato finale. La forza di questa tecnologia rispetto a tutte quelle messe a punto finora è che si tratta di un sistema ad alimentazione continua, si alimenta cioè mentre la macchina funziona. Chi ha vissuto negli anni i vari passaggi tecnologici può facilmente capire la portata di questa evoluzione. Anche solo l'ugello potrebbe avere dei contenuti importanti nel mondo dell'edilizia. E' una sorta di betoniera a funzionamento controllato. Ulteriori applicazioni sono, come sempre, da scoprire. E' un mondo, il nostro, dove spesso si passa da una tecnologia all'altra. Qui non bisogna essere dogmatici, serve l'umiltà per capire quale soluzione va bene e quale no, occorre essere pronti a cambiare strada tutti i giorni, a volte perfino a buttare via tutto quello che si è fatto fino a quel momento.
In tanti ci chiedono quando costruiremo la prima casa. Ora ci sono tutte le condizioni per il balzo decisivo. Noi pensiamo di aver svolto il nostro ruolo, pensiamo cioè di aver progettato (e a breve la costruiremo) una stampante in grado di fare la casa. Le condizioni insomma ci sono. Poi entrano in gioco altri fattori, occorrono altri soggetti: i territori, i comuni, le istituzioni. Sardegna Ricerche e il Comune di Iglesias si sono dimostrati interessati al progetto. Certo dovrà essere un lavoro di équipe e servirà un team. Altre squadre cominceranno a usare la macchina, noi continueremo a fare ricerca per migliorare il sistema. E' la nostra straordinaria, affascinante “condanna”.
La BigDelta WASP mentre stampa al 3D Print Hub di Milano (5, 6 e 7 marzo) un progetto di architettura modulare di ArtificioDigitale.
Ad Argillà i pezzi più grandi del mondo stampati in 3D in argilla
Il progetto Wasp si è presentato nel 2012 con l’obiettivo di stampare case e questo condiziona tutta la nostra ricerca, in particolare quella sulle materie prime che di conseguenza saranno prevalentemente argille, cementi, materiali fluido-densi. La ricerca in questo campo è quasi nulla, specialmente per quanto riguarda l’ambito dell’open source. In particolare ci siamo dedicati alla soluzione dei problemi di estrusione e di cambio di stato, oltre alla velocità di stampa e al disegno si aggiungono infatti altre variabili, come la fluidità e l’impasto. Abbiamo sviluppato i primi estrusori commerciali per la ceramica e i materiali fluido-densi. Alla luce della nostra ricerca e dei risultati raggiunti è stato un invito molto gradito quello di Argillà, un festival che già alla sua quarta edizione è vetrina nazionale dell’arte ceramica, da poco conclusosi.
Gli organizzatori ci hanno offerto la possibilità di lavorare in quei giorni al fianco di Jonathan Keep, un artista inglese di fama internazionale, maestro ceramista che utilizza già da tempo la stampa 3D per le proprie produzioni, partendo dai suoni dell’ambiente circostante, dal codice numerico nascosto sotteso ad ogni elemento naturale. Ovviamente il suo approccio innovativo e sensibile ad un’arte tanto antica ci ha immediatamente conquistati.
Prima del nostro incontro c’era stato un contatto telefonico durante il quale avevamo deciso di realizzare insieme alcuni pezzi di dimensioni importanti. La sperimentazione in diretta sul campo è tipica dell’approccio Wasp, non sapevamo che cosa saremmo riusciti a fare. A tal proposito sono stati molto importanti i contribuiti e i consigli dei maestri ceramisti presenti al festival che ci hanno enormemente arricchiti e aiutati, abbiamo avuto l’occasione di confrontarci con veri e propri guru della ceramica che conoscono migliaia di argille.
Tra i consigli che ci sono arrivati c’era anche l’uso della Chamot, una componente che si aggiunge solitamente ad alcuni impasti per renderli più magri, rendendo però impossibile la tornitura a mano. L’estrusione della Chamot, perfetta per le stampanti 3D ci ha consentito di realizzare dei pezzi dello spessore di 2 mm alti fino a 70 cm, ed abbiamo ragione di pensare che siano i pezzi più grandi al mondo in argilla prodotti con una stampante 3D.
.stl di Jonathan Keep, i rumori della piazza di Faenza germita di persone per Argillà si trasforma in oggetto.
L’entusiasmo di Jonathan Keep è stato rigenerante, utilizzando le Delta Wasp (20X40, 40X60 e Big Delta) per la stampa di argilla ha capito che con questo metodo è possibile una vera e propria produzione. Veloci e affidabili nella stampa ci danno la possibilità di realizzare grandi oggetti.
Ci ha molto colpiti la sua capacità e la sua attenzione, Keep era profondamente dentro al lavoro, e nonostante le difficoltà linguistiche lui e Massimo hanno lavorato fianco a fianco per giorni nella piena sintonia di due sensibilità affini e di un impegno profondo condiviso.
In un contesto quasi prettamente dedicato all’artigianato si è presentata l’occasione di discutere con persone dotate di una competenza decennale nella lavorazione dell’argilla e di incontrare i loro pareri sulla presenza di una stampante 3D in un ambito così legato all’arte e alla tradizione. All’approccio di chi viveva l’utilizzo di questa tecnologia come la fine dell’artigianato, si è contrapposto quello della maggior parte dei maestri ceramisti più storici che ne coglievano la possibilità di nuove capacità espressive.
Uno degli incontri più stimolanti è stato quello con Ivo Sassi, maestro ceramista attivo a Faenza già dagli anni ’50. L’artigiano è rimasto strabiliato dalla tecnologia delle Delta proprio per la sua possibilità di ovviare ad alcuni problemi tecnici tipici della lavorazione ceramica e di realizzare quindi opere molto grandi senza particolari rischi di collasso, rottura o esplosione in cottura.
“Dal punto di vista artistico è una cosa molto armoniosa”, nonostante i suoi quasi ottant’anni Sassi ha subito riconosciuto l’interesse che può suscitare la tecnica del 3D, chiedendoci di poter cuocere e smaltare le opere realizzate nei giorni del festival con Jonathan Keep.
Stiamo aspettando che si concluda il processo di essicazione per vedere e mostrarvi il risultato della mano di un grande maestro sulle nostre stampe.
Assieme a Keep siamo andati a trovare Sassi nel suo laboratorio, una splendida chiesa sconsacrata nel centro di Faenza, un luogo di bellezza. Quando Jonathan ha chiesto a Sassi come potesse realizzare opere tanto grandi a mano senza che si crepassero o collassassero la risposta del maestro è stata immediata: “Io sono la ceramica”.
Dalla tecnologia innovativa delle nostre Delta, la forma numerica e la cifra artistica di Keep e la tradizione dei maestri ceramisti i pezzi che potete vedere nelle foto.
Ecco il link per l’articolo di Artribune sulla nostra esperienza ad Argillà.