La stampa 3d è utilizzata oggi in molti processi produttivi: dalla creazione di parti meccaniche ai gioielli passando per oggetti di design. Spesso le aziende si avvalgono di questo strumento per avere dei prototipi del prodotto prima della realizzazione finale.

Personalmente utilizzo la stampa 3d. Essere venuto a conoscenza di uno studio sull’utilizzazione di questa tecnologia per le strutture degli edifici è stata un po’ una sorpresa. L’architettura si avvale già dell’utilizzo delle macchine a controllo numerico, un esempio sono le facciate di edifici e grattacieli: talvolta gli involucri più esterni degli edifici sono costituiti da pannelli prefabbricati prodotti con questa tecnologia.

Un esempio è la Beekman Tower di Frank O. Gehry a New York.

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Copyright: ©Alex (Darth Vader)

La pelle esterna in acciaio inox è il risultato di un accurato modello 3d e della successiva lavorazione della macchina a controllo numerico per il taglio dei pannelli. L’assemblaggio finale sarà in cantiere. Tutto questo equivale ad una minore spesa ed una maggiore velocità di costruzione.

In un futuro non troppo lontano queste tecnologie si evolveranno ulteriormente. L’Architetto e professore presso il MIT Media Lab, Neri Oxman, sta studiando il processo della prototipazione rapida e l’utilizzo per costruire edifici. Le macchine a prototipazione rapida attuali materializzano il modello strato dopo strato, utilizzando materiali plastici o speciali resine/cere. In futuro potrebbero utilizzare materiali più durevoli, come calcestruzzo o metalli e montare testine orientabili per avere una maggiore libertà di movimento.

Non è tutto, attraverso questa tecnologia si potrà modificare l’elasticità di un polimero o la porosità del calcestruzzo; questo permetterà di creare strutture in cui le parti più sollecitate saranno le più resistenti e pesanti, mentre le parti meno sollecitate saranno più porose, risparmiando nel materiale e nel peso.

Questo concetto è presente in natura, infatti la densità del legno in un tronco di palma varia a seconda del carico che deve supportare. Il legno è più denso sulla parte esterna, dove la sollecitazione di flessione è la più alta, mentre il centro è poroso e pesa di meno. Oxman ha stimato che le colonne di cemento realizzate in questo modo, con calcestruzzo poroso a bassa densità nel centro, ridurrebbero la quantità di calcestruzzo necessaria di oltre il 10%;, un risparmio significativo sulla scala di un progetto.

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Credit: Steven Keating and Timothy Cooke

Due calchi in cemento illustrano come la porosità può essere cambiata in una struttura. Il cilindro, che imita la sezione trasversale di un albero di palme, è denso all’esterno e poroso al centro.

Oxman sta sviluppando un software in grado di supportare la sua strategia di design. Il programma immagazzina dati come: stress fisici sulla struttura, vincoli di progettazione (dimensione, forma, complessiva) e la necessità di far entrare la luce in determinate aree dell’edificio. Sulla base di queste informazioni, il software applica algoritmi che restituiscono come risultato il design della struttura e la quantità e specificità del materiale per ogni zona, dati compatibili con la macchina prototipatrice.

I primi risultati del suo lavoro sono così belli e intriganti da essere stati presentati al Museum of Modern Art di New York e il Museum of Science di Boston. Un esempio, che lei chiama “Beast”, è una sedia il cui design è basato sulla figura di un corpo umano (suo) e la distribuzione prevista della pressione sulla sedia. Il modello risultante in 3-D dispone di una complessa rete di cellule e strutture ramificate che sono morbide per alleviare la pressione e rigide dove è necessario maggior supporto.

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Copyright: ©Neri Oxman – Museum of Science, Boston

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Copyright: ©Neri Oxman – Museum of Science, Boston

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Copyright: ©Neri Oxman – Museum of Science, Boston

Il lavoro è in una fase iniziale, ma il nuovo approccio alla progettazione e costruzione suggerisce molte nuove possibilità aprendo nuovi scenari per i progetti di larga scala.

Non ci resta che attendere l’introduzione di questa nuova tecnologia nell’architettura.

Fonti:
MIT also working on printing buildings
Buildings Made with a Printer