Innovazione edilizia sostenibile: la stampa 3D sta rivoluzionando l’industria del calcestruzzo!

Innovazione edilizia sostenibile: la stampa 3D sta rivoluzionando l’industria del calcestruzzo!

Il settore edile si trova ad affrontare la sfida urgente di ridurre significativamente il consumo di risorse e le emissioni di CO2. Una soluzione promettente in questo contesto è la ricerca presso l'Istituto per la tecnologia delle particelle dell'Università tecnica di Braunschweig e dell'Università tecnica di Monaco. L’attenzione qui è rivolta allo sviluppo di materiali rispettosi dell’ambiente, con un focus particolare sulla tecnologia di stampa 3D “Selective Paste Intrusion” (SPI). Questo metodo innovativo mira a recuperare le particelle riciclate dal cemento riciclato degli edifici demoliti, il che potrebbe portare a un’edilizia più sostenibile a lungo termine.

La tecnologia SPI rivoluziona la costruzione del calcestruzzo distribuendo gli aggregati in strati sottili e legandoli con pasta di cemento. Una profonda comprensione della tecnologia delle particelle è fondamentale per migliorare l’efficienza energetica e la sostenibilità nell’edilizia. Il calcestruzzo fresco è costituito da acqua, cemento e aggregati come sabbia e ghiaia. Tuttavia, il riciclaggio del calcestruzzo è un compito complesso perché i grani della roccia sono collegati dalla matrice cementizia.

Frantumazione meccanica e utilizzo di calcestruzzo riciclato

Per preparare il calcestruzzo vengono utilizzati due metodi di frantumazione meccanica: in primo luogo, l'impatto di una particella su una superficie dura e il secondo, sollecitazione di compressione e taglio tra due superfici, quest'ultima preferita. La sminuzzamento selettivo consente la scomposizione del materiale in modo controllato, lasciando intatti i grani della roccia. Dopo la frantumazione, le particelle vengono classificate e pulite in modo che gli aggregati grossolani possano essere riutilizzati per la produzione di nuovi materiali da costruzione. Le particelle fini di cemento, invece, possono essere utilizzate come additivo nella pasta di cemento. Tuttavia, le rigide normative sul riutilizzo del calcestruzzo riciclato spesso ostacolano l’uso efficace di materiali pregiati.

È qui che entra in gioco la tecnologia SPI, creando un ciclo sostenibile e consentendo di dare una seconda possibilità ai materiali di scarto. Questo approccio potrebbe portare cambiamenti significativi a lungo termine nel settore delle costruzioni.

SPI e la sua applicazione pratica

Le aziende Scawo3D e Skeno hanno presentato la tecnologia SPI al BAU 2025 a Monaco. Il loro innovativo metodo di stampa del calcestruzzo 3D utilizza una nuova testina di stampa a getto d’inchiostro che deposita la pasta di cemento all’interno di aggregati sciolti per realizzare efficacemente strutture complesse. L'integrazione di strumenti di progettazione assistita da computer come Spherene per Rhino/Grasshopper consente la creazione di geometrie delicate e prestazioni strutturali ottimizzate. Durante la fiera lo stand espositivo è servito non solo come dimostrazione, ma anche come esempio di ricerca per le applicazioni SPI nelle strutture portanti.

Lo stand, con una superficie di 25 mq e pareti di fondo alte 3 metri, era caratterizzato da strutture Spherene suddivise in sei moduli dal peso compreso tra 150 e 320 kg. Una parete centrale con il logo di Scawo3D è stata segmentata per un trasporto efficiente. Inoltre, è stata presentata una scala stampata in 3D in collaborazione con Skeno e Timo Harboe, a dimostrazione della capacità di SPI di produrre strutture portanti complesse. L'intero processo ha coinvolto un grande letto di particelle (4 x 2,5 x 1,5 metri) e ha seguito una tecnica strato per strato per garantire precisione.

Il metodo di produzione rapida della tecnologia SPI riduce i tempi di produzione e minimizza gli sprechi di materiale rispetto ai tradizionali metodi di costruzione in calcestruzzo. Per lo stand BAU 2025, i pannelli posteriori sono stati stampati in un'unica sessione di sole sei ore, utilizzando materiale leggero in argilla espansa. I restanti componenti sono stati prodotti entro quattro ore utilizzando aggregati di sabbia contenenti quarzo. Tali metodi di produzione avanzati dimostrano con forza il potenziale dell’SPI e degli strumenti di progettazione assistita da computer per ridefinire le possibilità architettoniche e promuovere pratiche di costruzione sostenibili. La collaborazione tra Scawo3D, Skeno e Spherene segna un progresso significativo nel campo della fabbricazione digitale nell'architettura del calcestruzzo.