Transizione Culturale: Stampa 3D di intere abitazioni e implicazioni per il futuro

Traduzione a cura di Daniel Iversen, Maurizio Bisogni e Claudio Galbiati

In quel lontano marzo 2004, nel suo laboratorio alla University of Southern California a San Diego, il Dr. Behrokh Khoshenevis stava lavorando ad un nuovo processo, da lui inventato e chiamato Contour Crafting, per costruire il primo muro nel mondo stampato a 3D.

Il suo obiettivo era quello di usare questa tecnologia per la costruzione rapida di case dopo disastri naturali, come, ad esempio, i devastanti terremoti che sono avvenuti recentemente nel suo paese natale, l’Iran.Anche se la prima “casa stampata” non è ancora arrivata, molto presto saremo in grado di di vederne molte. Forse entro un anno. Gli edifici commerciali più complessi seguiranno presto.Per un tipo di industria fortemente legata a chiodi e viti, sostituire seghe e martelli con stampanti giganti è motivo di grossa perplessità. Superata questa esitazione però ci troveremo di fronte al più grande boom edile della storia.Ed ecco perché penso che questo accadrà. Costruzione per contorni (contour crafting)
Contour Crafting è una tipo di stampa 3D che utilizza bracci robotici e ugelli che depositano strati di cemento uno sull’ altro, muovendosi avanti e indietro su un percorso per fabbricare un componente di grandi dimensioni. Si tratta di una tecnologia di costruzione che ha un grande potenziale a causa dei bassi costi, di personalizzazioni realizzabili velocemente e quindi riducendo il consumo energetico e le emissioni di Co2..
Utilizzando cemento a presa rapida come materiale di lavorazione, il Contour Crafting forma strato per strato le pareti della casa a cui vengono applicati pavimenti e soffitti con l’utilizzo di una gru. In questa prima fase di realizzazione, mentre gli strati sono in costruzione, gli edifici richiederanno ancora l’inserimento di componenti strutturali tradizionali quali impianti idraulici, elettrici, servizi igienici e persino dispositivi di intrattenimento e sistemi audiovisivi.

Sperimentazione della tecnologia per stampare muri, nel 2003

Dopo aver utilizzato la tecnologia per formare cose semplici quali muri e panchine, l’interesse ha cominciato a concentrarsi su altre opportunità di più vasta portata quali la costruzione rapida di rifugi dopo disastri naturali, la costruzione di strutture operative sulla luna utilizzando polvere lunare, e la costruzione di case a buon mercato per la gente dei paesi poveri .Ma quelle visioni nel 2003 erano troppo avanzate per un settore ricco di regolamentazioni e tradizioni, e le idee lodevoli di aiutare i meno fortunati hanno dovuto cedere il passo ad un approccio di costruzione più tradizionale.

Superare le barriere

Partendo da uno scenario dove il settore bancario dei mutui sta diventando sempre più diffidente a concedere dei prestiti praticamente su qualsiasi sistema abitativo, per non parlare dei Comuni o enti preposti in relazione ai “Piani Regolatori”, che non avrebbero modo di decidere quale siano i parametri da applicare su una “struttura non tradizionale”, a questo ci aggiungiamo migliaia di “vecchi” esperti del settore che non possono concepire un edificio in modo diverso da quello che facciamo ancora oggi. ci troviamo di fronte a una lenta, cultura edilizia massicciamente resistente all’innovazione. Ci vorranno anni per superare queste barriere.
Detto questo, l’industria avrà un sacco di possibilità per svilupparsi.
Nella fase iniziale, un certo numero di industrie si formeranno per lo stampaggio di componenti e materiale da costruzione. Pareti, armadi, pannelli, servizi igienici, porte stampate faranno presa sul mercato velocemente.
Opere d’arte stampate inizieranno a vedersi un po’ dovunque, tra cui muri stampati tridimensionalmente.

Immaginate come potrebbe essere una stampante di case.

Una naturale estensione nel stampare nuovi edifici sarà costituita da dei dispositivi che recicleranno quelli vecchi. Idealmente, il vecchio materiale verrà macinato e si riformuleranno nuovi composti utilizzati per un re-stampaggio in qualsiasi cosa serva.

Per esempio, un vecchio pavimento da cortile potrebbe automaticamente essere “mangiato” da una sorta di dispositivo PacMan, macinato e mescolato con altri materiali, in modo da essere utilizzato per stampare un nuovo pavimento, tutto in un paio d’ore.
Sostituendo tecniche tradizionali di colata di cemento, le stampanti 3D potrebbe essere utilizzate per stampare viali, marciapiedi, panchine, recinzioni, fondamenta, e tanto altro.
Quando si tratta di coperture, piccolo “bot” (robot) verrà utilizzato per creare rivestimenti senza soluzione di continuità sui tetti delle case. Il piccolo esercito di persone necessarie per realizzare il tetto di una casa verrà sostituito da una sola persona il cui compito sarà quello di posizionare il bot al punto iniziale di partenza e assicurarsi che vi sia una costante fornitura di materiale per rivestire l’intero tetto.
Solo dopo aver ottenuto la trazione di una miriade di questi componenti allora le industrie vedranno il pubblico eccitarsi all’idea di case interamente stampante dal suolo fino in cima.
Qui abbiamo alcuni esempi di questo tipo di stampe 3D già in atto:
The SeatSlug

il SeatSlug si basa sulla forma del mare flabellina goddardi, di recente scoperta, con la superficie ispirata da disegni tradizionali nipponici conosciuti come modelli “karakusamon”. Utilizzabile sia come opera d’arte sia come panchina da parco, ci sarà una scarsa resistenza per questa applicazione di nicchia

D-Shape (forma a “D”) – Una stampante capace di stampare un intero edificio

L’inventore italiano, Enrico Dini, presidente dell’azienda Monolite Uk Ltd, ha sviluppato un enorme stampante in tre dimensioni chimata D-Shape ( a forma di “D” ) che può stampare interi edifici partendo da materia inorganica e sabbia. La stampante lavora spruzzando un sottile strato di sabbia seguito da uno di agglomerati di magnesio, tramite centinaia di ugelli posti nella sua parte sottostante. La colla trasforma la sabbia in pietra solida, che viene costruita strato dopo strato dalla base, per formare qualsiasi cosa, da una scultura a un edificio.

Un team dell'Università di Loughborough ripensa all'uso del cemento con la loro tecnologia di stampa 3D.

The Radiolaria

Il primo progetto di Enrico Dini è stata una struttura simile a un gazebo alta più di 7 metri chiamata “the Radiolaria” , costruita nel 2010.Sperimentando con l’abilità di costruire forme e contorni inusuali , il team della Loughborough University ha creato questo pezzo davvero inusuale

Quando ci liberiamo dei vincoli di pareti piane e superfici lisce, inizia ad apparire una massiccia ondata nuova di opzioni.

Pensare tre-dimensionalmente
Se fossimo attualmente capaci di creare un display olografico e 3D sopra il nostro computer, come una di quelle cose che si vedono nei film, non capiremmo nemmeno cosa potremmo fare visto che siamo stati compressi nel pensiero a due dimensioni fin dalla nascita, con oggetti a 2D come la carta, i regoli o lavagne.
Uscendo da questo modo di pensare a 2D, le domande diventeranno del tipo: come navigare tredimensionalmente in internet? Come costruire grafici o diagrammi 3D ?
Com’è possibile costruire diagrammi e grafici tridimensionali?
Noi non sapremo realmente come usare al meglio quel tipo di tecnologia finchè non avremo un intera generazione di bambini che cresceranno con essa ed imparereranno ad usarla. A quel punto essa sarà parte integrante del nostro modo di pensare, e di sognare, ad un livello più profondo,

Stampare abitazioni
La nostra attuale concezione di casa è dovuta ai materiali con cui abbiamo dovuto lavorare. Misure standard dei muri a secco, dei legni e degli infissi, le dimensioni specifiche per porte e finestre, e un travolgente desiderio di mantenere tutte le superfici piane e piatte.
Tuttavia, la planarità si trova raramente in natura. L’operaio edile odia fare curve e forme insolite, perché complica la vita tremendamente.
Una volta che facciamo un passo lontano dal mondo di planarità, cominciamo a vedere una serie di opzioni “divertenti” che sembrano provenire direttamente da un libro degli gnomi.
Non vi è dubbio che una casa non-lineare porterà a sfide uniche. Appendere quadri su una parete, installazione di armadi, mobili e l’organizzazione della casa in generale, sono elementi che costituiranno un ostacolo al nostro attuale modo di pensare.
Ma l’energia e la creatività che arriveranno da questi spazi saranno a dir poco mozzafiato.
Le mura di casa non saranno più superfici piane. Ogni parete potrà essere progettata con sporgenze, e superfici artistiche, che porranno fine alla terribile uniformità delle nostre case di oggi.
Il prossimo passo?
Quando si stampano tridimensionalmente interi edifici, ci sono molti dettagli che non possono essere ancora ben compresi, ed è qui dove sorgono grandi opportunità. Ad esempio:
Quando si lavora con materiale composito, quale è il tasso di espansione e contrazione di questo materiale?
Quanto tempo durerà?
Quanto deve essere resistente al vento e alla pioggia e agli agenti atmosferici, anche estremi, quali tornado, grandine e uragani?
E’ possibile sostituire istantaneamente gli ingredienti della stampante per passare automaticamente dal cemento al vetro, e stampare le finestre nel posto richiesto?
Quando si stampa l’esterno di un edificio senza soluzione di continuità, quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questo processo?
E ‘possibile “stampare” la moquette in una stanza? E quando si esaurisce, è possibile portare in “bot” (robot) che “mangia” la moquette vecchia e macinandola e ristampandola con un nuovo colore?
Una volta che un edificio è ultimato, una stampante può essere utilizzata per “stampare” armadi, mobili, servizi igienici, scaffalature, e dettagli decorativi?
Se una parte di una struttura è danneggiata, sarà possibile utilizzare le stampanti per “ripararla” senza mostrare rattoppi?
Possiamo utilizzare questa stessa tecnologia per “stampare” le nostre autostrade?
Pensiero non lineare per gli edifici del nostro futuro

Considerazioni finaliLa vostra prossima casa sarà una casa stampata?Questa nuova tecnologia porterà a grossi cambiamenti in termini di numero persone addette, di riduzione dei tempi e risparmio nei costi. Il numero di persone necessarie per costruire una casa diminuirà di un fattore dieci, e forse di più. Nel corso del tempo, vedremo vecchie case abbattute con macchine come il pacman, per il riciclaggio, dove il materiale viene triturato, rimpastato, e una casa completamente nuova verrà stampata al posto di quella vecchia – il tutto in meno di un giorno.
Tutto questo sembra piuttosto radicale per gli standard odierni. Ma una volta che vedremo le prime case in costruzione con questo metodo, una nuova ondata di cambiamento arriverà tra di noi. E anche se molti perderanno i loro vecchi posti di lavoro, il numero di nuovi posti di lavoro che verranno creati saranno maggiori di quelli saranno più di quelli che abbiamo perso.
Personalmente, non vedo l’ora.

Sull’autore.
Thomas Frey è l’editore innovativo del giornale “The Futurist” e autore del libro “Communicating with the future”. Incontratelo al WorldFuture 2012

Fonte: Zeitnews