La stampa 3D per l’economia circolare

Siamo ormai abituati a vedere e utilizzare molti oggetti stampati in 3D nella nostra quotidianità, arredi, complementi, utensili, macchinari e strutture varie, fino a vere e proprie abitazioni. Negli ultimi anni la stampa in 3D si è aperta all’architettura, al settore medicale, alla modellistica e alle componenti per impianti di svariata natura. Ma soprattutto la stampa 3D ha trovato applicazione in un comparto tra i più trasversali che, come pochi altri, abbraccia gran parte della realtà che ci circonda: la filiera circolare per la transizione ecologica.

La stampa 3D converge nelle politiche ecologiche per una molteplicità di ragioni: permette di creare prodotti perfettamente su misura in tempi rapidi, riducendo gli sprechi; anche la progettazione su CAD azzera gli scarti perché consente di lavorare con le quantità esatte di materie prime; gli oggetti possono essere scomposti in elementi dal possibile riutilizzo; per ogni oggetto o struttura si può effettuare il ricambio di alcune componenti usurate, in luogo di decretare il fine vita del prodotto. Nel comparto residenziale le applicazioni della stampa 3D sono ormai svariate (sia in piccola che in grande scala) e tutte confermano il sodalizio tra la tecnologia 3D e il contrasto al cambiamento climatico.

Stampa 3D, i progetti dei laboratori ENEA

Tra i progetti più recenti ne troviamo uno che esce dal Laboratorio di Tecnologie dei materiali Faenza e che è stato realizzato da ENEA: un concept di braciere in ceramica per stufe a pellet, che permette di ottimizzare il processo di combustione per la produzione di calore e ridurre le emissioni inquinanti. Si tratta di una componente in tialite sinterizzata, prodotta da stampa 3D LDM, con pasta ceramica ottimizzata.

Grazie alla stampa in 3D si possono avere oggetti come questo in materiale ceramico con proprietà chimico-fisiche e termomeccaniche superiori rispetto a quelle dei tradizionali bracieri in ghisa, la ceramica garantisce al braciere condizioni di funzionamento più costanti ad alte temperature e quindi un’ottimizzazione dei processi di combustione della stufa che ha ricadute positive sui consumi di questa. Come hanno spiegato nel dettaglio i ricercatori ENEA, la stampa 3D permette di ottenere componenti dalla geometria complessa minimizzando la quantità di materiale necessario per la formatura, le lavorazioni meccaniche post-processo, i tempi di realizzazione e, infine, il consumo di energia visto che la produzione avviene a temperatura ambiente.

Sempre dai laboratori di ricerca di ENEA, il progetto 3DH-solutions ha portato alla genesi di materiali innovativi (nanoparticelle ceramiche), sempre con stampa in 3D che risultano ottimali nel restauro di edifici e monumenti (riedificazione parziale di pareti in muratura e ricostruzione di elementi decorativi). I primi interventi sono avvenuti nel Lazio alla Rocca Janula di Cassino e al Palazzo Orsini di Amatrice semidistrutto dal terremoto del 2016.

Design e settore residenziale

I progetti di The New Raw

Quando la plastica riciclata entra nel processo di stampa 3D, si trasforma in un materiale diverso con proprietà distintive. Come gli strati del legno o le venature del marmo, la forma e le proporzioni delle linee stampate in 3D definiscono il comportamento del materiale e danno carattere agli oggetti, ne è un esempio la sedia Ermis, di The New Raw. Realizzare un prodotto da materiale riciclato e/o riciclabile non è l’unico obiettivo del design sostenibile, è necessario pensare anche al suo smaltimento come ad un ulteriore passaggio di riutilizzo, se possibile.

Gli adesivi, le colle, le resine, le finiture e i rivestimenti aggiuntivi (per colorare o lucidare) comunemente utilizzati nella produzione tradizionale di mobili, rendono difficile la raccolta di materiali riciclabili alla fine della loro vita. Con il processo di stampa in 3D questo non sussiste. The New Raw lavora con un approccio monomateriale. In questo modo, al termine del loro utilizzo, i prodotti possono essere frantumati e utilizzati direttamente come materia prima per un altro prodotto o progetto. I mobili sono riciclabili al 100% e sono realizzati con rifiuti di plastica che sono stati riciclati per la seconda volta. Lo studio di architettura di Rotterdam ha didefnito il concetto di circolarità della catena produttiva con la plastica.

Lo stesso si può dire per l’innovativo tessuto in 3D assemblato in forma di sedute (Knotty), che ridisegnano in modo giocoso lo spazio della Galleria dell’Ex-Macello di Porta Vittoria, a Milano. “Utilizziamo tecniche di lavorazione a maglia analogiche in omaggio al filo continuo del processo produttivo, testandole su superfici di mobili ampie e dure”, spiegano Panos Sakkas e Foteini Setaki, co-fondatori dello studio. “Con il nostro lavoro cerchiamo di esprimere in modo tangibile il passaggio dal tradizionale al digitale, e dal virtuale al fisico, con una svolta”.

O per il progetto Stratum, che trasforma 880 kg di rifiuti di plastica in un monolite scultoreo per l’area d’ingresso del nuovo edificio per uffici di un’azienda pionieristica di acquisti alimentari online a Utrecht, Paesi Bassi. Il paragone in questo caso è con la pietra naturale: così come gli strati naturali di sedimenti fossili vengono compattati e litificati nel tempo, in Stratum, un nuovo strato inizia a depositarsi sopra il precedente fino a indurire la sua conformazione massiva finale. Alcuni strati sono deformati in curve a causa del successivo movimento mentre i sedimenti erano ancora soffici.

I progetti di COBOD

Anche su grande scala i vantaggi della tecnologia a stampa in 3D sono ormai comprovati e i modelli virtuosi di complessi residenziali reputati sostenibili sono molteplici in tutto il mondo. Con la stampante 3D della norvegese COBOD, uno dei leader nella stampa 3D edile, sono stati firmati diversi progetti, dall’Africa all’Europa, e nel 2021 anche un prototipo di alloggio per studenti di 37 mq (400 piedi quadrati).

Con GE Renewable Energy stanno sviluppando basi in calcestruzzo stampate in 3D per turbine eoliche, che verrebbero stampate direttamente in loco e consentirebbero alle torri di essere più alte di quelle tradizionali tutte in acciaio, consentendo la cattura di venti più forti generando più energia a un costo inferiore. Per stampare la casa Kamp C sono servite solo tre settimane di lavoro. Il lavoro è stato possibile grazie ad una stampante 3D fissa per cemento che ha permesso di stampare l’intero involucro dell’edificio in un unico pezzo in loco.

Saga Space Architecs

Saga Space Architects ha ideato un habitat spaziale dal carattere davvero originale che tuttavia deve ancora essere perfezionato. Denominata Rosie e installata presso l’Institut auf dem Rosenberg, in Svizzera, questo progetto utilizza un algoritmo ottimizzato per la quantità minima di massa, ma con la massima resistenza.

Con i metodi tradizionali sarebbe stato impossibile realizzare un progetto di questo genere, ma è necessario risolvere alcuni problemi. L’habitat ROSIE è attualmente la struttura polimerica stampata in 3D più alta del mondo.

ICON’s House Zero

Ma il progetto che è forse più esemplificativo di quanto la tecnologia di stampa in 3D (e la sua evoluzione) possa contribuire al compimento degli obiettivi del Green Deal è ICON’s House Zero, ad Austin, in Texas, la prima di quello che la casa madre spera sia un nuovo “genere” di abitazioni da produrre su ampia scala. Il lavoro, che fa parte del più ampio progetto “Exploration Series” (sistema di costruzione Vulcan di ICON) e che è stato realizzato da ICON con Lake|Flato Architects, sfutta tutte le opportunità generate dalla stampa 3D, soprattutto nel protocollo di eco-sostenibilità.

Si sfrutta l’estetica della casa ranch modernista della metà del secolo parafrasandola in termini di efficienza energetica. Si tratta di una casa di circa 185 mq, con 3 camere da letto e bagni annessi e un’unità abitativa accessoria di 35 mq con 1 camera da letto e 1 bagno. Le pareti sono realizzate con un materiale cementizio “Lavacrete”, isolante e acciaio per il rinforzo.

Il materiale fornisce una massa termica che rallenta il trasferimento di calore in casa e la combinazione di massa termica, maggiore isolamento e parete ermetica aumenta l’efficienza energetica e riduce i costi del ciclo di vita. Le pareti curve creano un’autostabilità strutturalmente efficiente, mentre gli angoli arrotondati consentono percorsi di circolazione più morbidi in tutta la casa. Porte e finestre sono state posizionate strategicamente per accentuare i paesaggi di accompagnamento. Le alte finestre a lucernario rivolte a est illuminano il soggiorno con una luce solare morbida ma dinamica, riducendo al minimo la necessità di illuminazione elettrica durante il giorno. Il richiamo è alle case organiche senza tempo che trasmettono un senso di rifugio naturale, come ha spiegato Lewis McNeel, Associate Partner, Lake|Flato.Trai lavori di ICON c’è anche il progetto di edilizia sociale Community First! Village dell’organizzazione no profit Mobile Loaves & Fishes, che realizza alloggi permanenti a prezzi accessibili per persone senza fissa dimora. 

Consiglia questo approfondimento ai tuoi amici

Commenta questo approfondimento