La stampa 3D del calcestruzzo sta lasciando il segno nell’edilizia commerciale?

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Cosa hanno in comune le scuole in Africa, le turbine eoliche di altezza record, le abitazioni militari resistenti ai disastri, gli hotel fatti di sabbia e i progetti di costruzione sulla luna?

Se dicessi “stampa 3D”, avresti ragione, ma non racconta tutta la storia. Ciò che distingue questi progetti è che estendono i limiti di ciò che è possibile fare con la tecnologia di stampa 3D del calcestruzzo (3DCP). La stampa 3D con il calcestruzzo è stata ampiamente testata in tutto il mondo, dai progetti di edilizia commerciale a Eindhoven, nei Paesi Bassi, al primo edificio commerciale ufficiale a Dubai, negli Emirati Arabi Uniti. Grazie alle proprietà malleabili ma resistenti del calcestruzzo e ai bracci meccanici delle stampanti 3D in grado di resistere a climi estremi e terreni difficili, 3DCP offre molti vantaggi al settore dell'edilizia commerciale.

Una base per turbina eolica in cemento stampata in 3D realizzata utilizzando la stampante 3D BOD 2 per GE. Immagine gentilmente concessa da COBOD.

Oltre il 70% della popolazione mondiale vive in strutture di cemento e si prevede che la domanda di calcestruzzo e cemento non potrà che aumentare: anche le turbine eoliche che sfruttano l’energia rinnovabile hanno bisogno di cemento e acciaio per essere costruite per durare. Tuttavia, l’industria del cemento è responsabile dell’8% delle emissioni mondiali di anidride carbonica (CO2) che stanno lentamente riscaldando il pianeta. Gli scienziati di oggi concordano sulla necessità di intraprendere un’azione drastica per evitare che la Terra superi 1,5 gradi di riscaldamento, una soglia che, se superata, comporta conseguenze catastrofiche. Quindi, in un mondo fortemente dipendente dal calcestruzzo, come possono gli ingegneri ridurre le emissioni e rendere il calcestruzzo più ecologico?

Diamo uno sguardo più da vicino ai vantaggi della stampa 3D del calcestruzzo e al modo in cui la sua metodologia di produzione additiva può essere una soluzione praticabile per mitigare il cambiamento climatico.

La durabilità e la sicurezza sono fondamentali in qualsiasi progetto di costruzione, ma per gli edifici commerciali destinati ad un uso pubblico estensivo, i rischi diventano ancora più grandi. Prendiamo ad esempio i ponti. Nel 2018, il ponte Morandi a Genova crollò durante una pioggia torrenziale, facendo precipitare nel baratro decine di veicoli. Questo ponte faceva parte di una delle autostrade più critiche del Paese, che lo collegava alla Francia, e che ha portato l'attenzione internazionale sullo stato delle infrastrutture italiane.

Sebbene i ponti 3DP esistano concettualmente dal 2016, recenti progetti in tutto il mondo stanno dando vita all’approccio della produzione additiva, con Cina e Paesi Bassi come pionieri in questo spazio. Supportato da 176 unità di cemento, il più lungo ponte in cemento stampato in 3D si trova in Cina e trasporta i passeggeri attraverso il Canale di Shanghai. Allo stesso tempo, Amsterdam sfoggia il primo ponte in acciaio stampato in 3D al mondo. Diversi sensori sono collegati al ponte per aiutare a monitorare il movimento, la temperatura e le vibrazioni nel tentativo di mantenere continuamente la sicurezza pubblica.

I vantaggi della produzione additiva sono ben documentati. Con le stampanti 3D gli ingegneri utilizzano o "aggiungono" solo la quantità precisa di materiale necessaria per produrre strutture, massimizzando le risorse e riducendo al minimo gli sprechi. L’Università di Ghent, che ha testato una passerella prodotta con la produzione additiva, ha scoperto che la costruzione 3DP richiedeva meno materiale e aveva un impatto ambientale ridotto.

Marines con il 7° battaglione di supporto tecnico, 1° gruppo logistico marino, lavorano insieme per proteggere una colonna di supporto del ponte in cemento creata utilizzando una stampante 3D, durante un esercizio a Camp Pendleton, California Foto del Corpo dei Marines.

Non solo le stampanti 3D possono costruire più velocemente, ma questi strumenti riducono anche al minimo lo sforzo sui lavoratori e gli sprechi di materiale massimizzando al tempo stesso la precisione. Non per niente il Corpo dei Marines degli Stati Uniti utilizza la stampa 3D del calcestruzzo per creare ponti su misura per attraversare qualsiasi vuoto.

È necessaria molta elettricità per produrre grandi quantità di calcestruzzo e ulteriori emissioni di CO2 vengono prodotte dal processo di produzione del cemento, un ingrediente fondamentale del calcestruzzo. Anche se le reti elettriche rinnovabili potrebbero ridurre le emissioni del 50%, la transizione è tempestiva e costosa. Infatti, gli investimenti nella transizione energetica dovranno aumentare fino a 4,4 trilioni di dollari all’anno fino al 2050. Nel frattempo, è fondamentale ripensare i processi di costruzione e utilizzare materiali più sostenibili.