Un laboratorio a cielo aperto per l’edilizia sostenibile

La stampa 3D è la tecnologia più evoluta oggi disponibile in cantiere.

Consente di realizzare una gamma vastissima di costruzioni e componenti edili, delle forme e dimensioni più varie, in tempi contenuti e con minimo impiego di manodopera, utilizzando materiali differenti in base alle esigenze.

Il processo costruttivo è altamente digitalizzato.

Ciascun elemento architettonico è prodotto estrudendo materiale fluido-denso, depositato dall’ugello della stampante in strati sovrapposti che solidificano rapidamente.

La stampante può quindi funzionare in continuo, potenzialmente in completa autonomia, fino alla conclusione del lavoro.

Rispetto al processo costruttivo tradizionale le differenze sono notevoli.

Immaginate un cantiere con una sola gru al centro dell’area di lavoro, senza ponteggi e casseforme.

Una sola tipologia di macchina – la stampante 3D con relativa filiera – svolge tutte le operazioni con precisione millimetrica, praticamente senza sprechi né rifiuti, consentendo l’inserimento in opera di componenti e impianti.

La stampa 3D è una risposta ai bisogni dell’umanità. Itaca dimostra che si può stampare in 3D un intero edificio, rispettando gli stessi standard dell’edilizia corrente, in conformità alle normative italiane ed europee. Raggiungere questo risultato significa che il modello può essere replicato praticamente ovunque

Massimo Moretti, fondatore e Presidente di Wasp

Percorsi convergenti

Itaca è il primo esempio in Italia di edificio realizzato con stampa 3D utilizzando processi e prodotti certificati, che rendono questa tecnologia idonea alla realizzazione di strutture antisismiche: un modello replicabile e scalabile, che pone i presupposti per la concreta riduzione dell’impatto ambientale delle costruzioni e dei cantieri.

È «un sogno che si realizza», come affermato da Massimo Moretti, fondatore e Presidente di Wasp (World Advanced Saving Project), durante l’inaugurazione nel giugno scorso.

L’evento è stato organizzato con Olfattiva, affermata realtà produttiva nel settore dell’aromaterapia e della profumeria naturale, che assieme a Wasp ha creato Shamballa.

Entrambe le aziende erano alla ricerca di un luogo dove poter sperimentare idee innovative, secondo rigorosi principi di sostenibilità.

L’originaria convergenza si è trasformata in una vera e propria sinergia, ad esempio in termini di uso condiviso degli spazi costruiti, microeconomia circolare, recupero e rigenerazione dell’acqua, piantumazione e coltivazione del terreno, fonti rinnovabili.

Shamballa risponde in modo consapevole al tema della sostenibilità degli insediamenti umani.

Ospita sia il laboratorio di ricerca di Wasp sulla stampa 3D, sia le coltivazioni dell’orto botanico per Olfattiva.

Il progetto include anche lo sviluppo di colture idroponiche e dell’orto automatizzato – una struttura rialzata di forma circolare, con pareti stampate in 3D e braccio robotico centrale per la cura delle piante.

Mandala abitato

Situato sui primi rilievi dell’appennino romagnolo, nei pressi di Imola (Bo), Shamballa occupa una superficie di circa 8 ettari estesa dal crinale a fondovalle.

Il terreno è quasi completamente destinato alla riforestazione e alle coltivazioni biodinamiche (circa 500 alberi da frutto di antiche varietà locali e oltre 50.000 piante aromatiche officinali).

Itaca sorge nella fascia superiore del lotto, in una posizione panoramica privilegiata.

La conformazione del sito, la natura del terreno e la necessità di rispettare le prescrizioni antisismiche hanno imposto la realizzazione di una fondazione a platea in calcestruzzo armato, anche se Wasp sta sviluppando soluzioni innovative come le viti di fondazione.

L’edificio è concettualmente semplice, la sua pianta è ispirata al simbolismo dei mandala: un volume abitato a base quadrata (circa 165 metri quadrati su un unico livello), inscritto in un cerchio piantumato che rappresenta la natura, ricoperto da tetto verde e moduli fotovoltaici.

Concepito in origine per accogliere un nucleo di quattro persone in zone con scarsità di acqua, cibo ed energia, all’attuale stadio di sviluppo Itaca autoproduce l’elettricità necessaria alle attività previste e dispone di un sistema per il recupero e la rigenerazione dell’acqua piovana, fondamentale per la crescita delle piante e le attività di ricerca sul campo.

Manifattura robotica

Spesse da 60 a 70 centimetri, le murature angolari sono isolate termicamente all’interno e prive di finestre.

Quattro portali trasparenti, orientati verso i punti cardinali, e il lucernario centrale inondano lo spazio interno di luce naturale.

Ogni muro è stato stampato da una singola Crane Wasp (altezza colonna 520 cm; lunghezza braccio 430 cm, peso 700 kg), il sistema espandibile sviluppato e prodotto da Wasp. Ciascuna macchina è un sistema costruttivo indipendente, che comprende il mixer per la preparazione della miscela e la pompa che invia il materiale fluido-denso all’ugello, situato sul braccio robotico.

La massa estrusa (complessivamente circa 60 tonnellate di miscela per Itaca) è distribuita solo dove serve, in modo da ottenere strutture resistenti e leggere.

In cantiere sono installate 4 Crane Wasp, solidarizzate tra loro da una struttura a pianta esagonale composta da tralicci metallici.

Ogni macchina può lavorare in contemporanea con le altre, ma i muri sono stati stampati uno dopo l’altro, per curare e documentare al meglio tutti gli aspetti della realizzazione.

Ciascuna squadra era composta da tre persone per il rifornimento della stampante, la regolazione della pompa e il controllo del risultato.

Struttura e involucro

I materiali – dal cemento alla terra cruda, fino agli impasti naturali – possono essere stampati scegliendo il reticolo strutturale più indicato a seconda delle prestazioni (statica, isolamento eccetera).

L’involucro verticale di Itaca è stato completato in 24 ore effettive di stampa del sistema completo, meno di 1 settimana di lavoro, estrudendo la miscela con velocità media.

Le superfici sono state lasciate al naturale, ma possono essere rivestite, intonacate e tinteggiate.

Le putrelle in acciaio che sorreggono la copertura sono state installate nelle intercapedini (cavità oltre 60% del volume), riempite poi con lolla di riso – materiale naturale di scarto dell’industria alimentare – per ottenere un involucro traspirante e ad alte prestazioni termofonoisolanti.

Canalizzazioni impiantistiche e altre predisposizioni sono state inserite in corso di stampa, evitando qualsiasi intervento successivo sulle murature, con ulteriore riduzione dei tempi di realizzazione.

La copertura piana è composta dal telaio strutturale in legno che sorregge tetto verde e impianto fotovoltaico.

La conformazione ad “ali di farfalla” facilita il convogliamento rapido delle precipitazioni verso i doccioni perimetrali, che scaricano l’acqua verso il sistema di filtrazione e stoccaggio, completamente ipogeo, e infine nei laghetti sottostanti, per l’irrigazione di colture a terra e idroponiche.

Processo innovativo e sostenibile

Menzione d’Onore al Compasso d’Oro 2024, Crane Wasp è un sistema modulare, ampiamente configurabile e personalizzabile in base alle esigenze specifiche.

Il design a gru garantisce versatilità all’applicazione, permettendo l’uso in spazi difficili da raggiungere per altri macchinari.

Peso e dimensioni contenute facilitano trasporto e installazione, velocizzando i tempi di realizzazione.

Si può stampare con miscele a base di leganti e con materiali naturali (argilla, terriccio, fibre naturali eccetera), a fronte di un consumo energetico contenuto.

Il funzionamento di Crane Wasp è automatico, regolato dal software in base agli input progettuali e ai parametri tecnico-prestazionali previsti dal progetto.

Il processo di stampa 3D realizza tutte le predisposizioni per l’installazione degli impianti, semplificando notevolmente le operazioni.

Durante la stampa è possibile regolare il flusso a seconda delle esigenze, ad esempio in funzione della fluidità della miscela, delle condizioni meteorologiche e dell’estetica delle superfici.

Il risultato sono candide pareti monolitiche realizzate con una miscela di pura calce Nhl e Geolegante, unita a polvere di marmo riciclato.

L’obiettivo era generare un materiale ad hoc per la stampa 3D architettonica, frutto della ricerca congiunta tra Wasp e Kerakoll, oggi denominato “Itaca” proprio dal nome del primo progetto in cui è stato applicato.

L’impiego di materiali naturali e della tecnologia di stampa 3D ha ridotto l’impatto ambientale dei muri stampati.

La biomassa (lolla di riso) incorporata nelle pareti compensa le emissioni generate dalla realizzazione dei muri.