ECONOMIA – Articoli

17 luglio 2017

I compositi nei complementi d’architettura 

I materiali compositi forniscono ad architetti e ingegneri un insieme di soluzioni capaci di assolvere pienamente a funzioni strutturali ed estetiche. In tutto il mondo ci sono esempi di questa tendenza che permette di ottenere forme innovative e di semplificare le operazioni di costruzione.

 



di Enzo Lo Scalzo

La Conferenza e mostra ACI 2017 si è tenuta presso l'Intercontinental Sanctuary Cove, in Queensland il 29 - 30 marzo 2017, oltre un seminario tecnico di mezza giornata di Martedì 28. I cinquanta relatori provenienti dall'industria, dalle organizzazioni di R&S e dal mondo accademico dibattono sul tema “Progettare il futuro con i materiali compositi”. 
Hanno riferito nel dibattito gli attuali sviluppi dei compositi e delle innovazioni in scienza dei materiali, nei processi di produzione e applicazione delle tecnologie attraverso progetti per la difesa, i settori aerospaziale, navale, il trasporto privato e di massa, le infrastrutture e lo sport e la ricreazione di mercati. Relatori e delegati sono pervenuti da tutta l'Australia e da luoghi lontani come la Cina, l'Iran, la Corea, Paesi Bassi, Pakistan, Polonia, Singapore, Svizzera, Nord America e Regno Unito.
La mostra ha fornito una piattaforma eccellente per i delegati, i fornitori e l'insegnamento e le organizzazioni di ricerca a rete, rinnovare e costruire nuove relazioni e parlare di opportunità per far progredire il loro business e carriere, per incontrare e confrontarsi con professionisti del settore dei compositi internazionali e nazionali che continuano a innovare con i materiali compositi. Nel suo 14 ° anno, la conferenza annuale, ospitata da Composites Australia con il supporto di Sampe Australia e della società Australia Composite Strutture Society (ACSS) ha dimostrato di essere un forum importante per la condivisione di conoscenze di settore e scientifica sugli sviluppi nuovi ed emergenti nel campo delle tecnologie dei compositi, le opportunità di nuove applicazioni e mercati in aggiunta alle sessioni per sostenere l’avanzamento di gestione e del marketing aziendale. Un grande “grazie” ha salutato gli sponsor: Allnex, Pacific Resins, Swinburne University of Technology, Henkel, IMCD, Regina fibra di vetro, Gurit e Employsure per il loro sostegno apportato al settore dei compositi australiano.

Italia: l’intervento con i compositi nella storia dell’arte
La società Kimia nasce nel 1979 come azienda specializzata nella ricerca, sviluppo e produzione di materiali ad alte prestazioni per il settore del restauro e recupero edilizio.
La scelta ha permesso all’azienda di ritagliarsi una posizione di riferimento nel mercato Italiano ed Estero. E’ stata la prima a utilizzare materiali compositi FRP per il consolidamento degli edifici e tra le prime al mondo a sviluppare resine per pavimentazioni e impermeabilizzazioni e materiali ad elevata compatibilità per il restauro monumentale.
“Consolidamento strutturale, antisismica e messa in sicurezza degli edifici, da oltre 30 anni, specialisti del consolidamento strutturale con compositi”. Per questo la missione mira a mettere progettisti e imprese nelle condizioni di operare al meglio. Per farlo dispone di:
1. Sistemi FRP in carbonio per il consolidamento, testati in laboratori esterni nel rispetto dei requisiti e codici richiesti per l'emissione dei certificati d'idoneità. 
2. Un team di strutturisti per aiutare il dimensionamento degli interventi di consolidamento.
3. Rispetto delle nuove linee guida emesse per i compositi FRP e delle procedure di accettazione dei materiali con la responsabilità della direzione lavori. 

Dall’archeologia all’ambiente
La ricerca archeologica oggi non può più prescindere da una conservazione completa di quanto si viene scoprendo. Non si tratta solo di una salvaguardia "fisica" della memoria collettiva, di un patrimonio da trasmettere alle generazioni future, ma anche di impostare una fruizione pubblica per i monumenti messi in luce con fondi pubblici o, sempre più spesso, anche privati.
Mapei da tempo ha messo a punto una linea di prodotti specificamente studiati per il restauro di edifici storici, compatibili con le tecniche di costruzione antiche e con lo stato dell'arte più avanzato nel campo del restauro architettonico.
Negli ultimi anni sono stati selezionati due cantieri archeologici tra i più impegnativi per il restauro, in due capitali dell’Età del Bronzo, Gerico in Israele/ANP e Tilmen Höyük in Turchia: gli archeologi hanno conservato strutture vecchie di 4500 anni in mattoni di fango, pavimenti in terra battuta, intonaci fragilissimi, ma anche muri in pietra alti fino quasi a 7 m. Il completo successo di queste applicazioni ha esteso la possibilità di applicazione dei prodotti Mapei a un settore per il quale ormai i costi di intervento si sono abbassati drasticamente. 
Il know how che abbiamo sviluppato e i protocolli di applicazione documentati da pubblicazioni scientifiche fanno sì che gli archeologi possano rivolgersi a Mapei con la fiducia di rientrare nei loro bilanci e di ottenere risultati eccellenti, quali quelli visibili nel parco archeologico e ambientale di Tilmen Höyük inaugurato nel 2007 e considerato oggi tra i più belli della Turchia.

Dal JEC di Parigi
Il futuro dell'edilizia si caratterizza con il crescente impiego dei compositi. Il passo in corso d’avviamento del piano internazionale a supporto del settore ha inizio con JEC dallo studio commissionato su capitoli di applicazioni. Lo scopo di raggruppare le applicazioni composite nella costruzione degli edifici pone pochi limiti all'ingegno umano e alla creatività con i 68 esempi scelti, che dimostrano l’innovativa comparsa di quattro distinti sotto-segmenti.
Il potenziale si allarga sempre di più, il richiamo d’accesso ai 4 esempi è utile guida per gli interessati. Solitamente si tratta di progetti di alto profilo che riguardano edifici pubblici, spesso collegati a concorsi di progettazione. Molti sono i progetti di facciata, ma anche di tetti, cupole e padiglioni che si arricchiscono con ragione per l'utilizzo dei compositi: la libertà di progettazione / forma / estetica si associa spesso a materiale tradizionale, con vantaggi di resistenza alla corrosione, a manutenzione insufficiente, a effetti di vantaggi della produzione parziale fuori dal cantiere di costruzione con la possibilità di eseguire positivamente i test di verifica, anche per la resistenza al fuoco.
Mi limito in questo articolo a prendere in considerazione alcune nicchie che seleziono tra modelli di edifici che più si avvicinano alla varietà italiana del patrimonio culturale storico, che danno rilievo all’esperienza di conservazione della qualità dei contenuti: chiese e musei.
In questi casi la pre-fabbricazione fuori sede è un grande vantaggio che privilegia qualità ed efficienza. La leggerezza facilita il montaggio in tutto il mondo. La leggerezza comporta un ridimensionamento delle fondamenta dell'edificio e annulla la necessità di qualsiasi struttura di supporto di una facciata. Ciò ha permesso nel 2016 il superamento dei requisiti fissati nei codici di costruzione e di resistenza al fuoco che facilitano i limiti di potenziale d’applicazione.
L’innovazione conseguita con le ultimissime tecnologie di stampaggio 3D, consente di puntare favorevolmente a ulteriori vantaggi, per esempio nei complementi d’architettura: 
? oltre alla struttura, un'ampia gamma di compositi sono utilizzati per tetti, pareti, pavimenti;
? le applicazioni sono consentite in tutte le aree pubbliche, residenziali e commerciali;
? il rafforzamento del calcestruzzo con griglie in CF sta velocemente crescendo;
? anche i volumi molto grandi sono adatti per applicazioni a lungo termine come magazzini costieri;
? le fibre naturali possono essere utilizzate come altrettanto i sistemi termoplastici.

Gli interventi di conservazione presenti e futuri sono aperti ai compositi per applicazioni di rinforzo (anche nel rinforzo del calcestruzzo con composito Rebar) o in riparazione / rinforzo. Significativi volumi di tessuto in fibra di carbonio/epoxy sono utilizzati per rafforzare pavimenti e pilastri, sia pre- che post-terremoto. Innovazioni per il rinforzo di edifici contro episodi di terremoto ricorrono a tessuti intelligenti di CF.
Le esperienze presentate dal gruppo Connectra si concludono con queste affermazioni. I compositi si sono validamente affermati in un’ampia varietà di costruzioni ed edifici anche se persistono delle resistenze in termini di costo, che limitano immediate ed ampie opportunità di crescita. A breve/medio termine si aspettano fattori nettamente positivi che comprendono:
- crescente domanda di alloggi dalle scelte d'urbanizzazione per il 90% in Asia/Africa;
- crescente domanda di alloggi a prezzi accessibili;
- maggiore conoscenza dei compositi in generale;
- maggiore comprensione dei vantaggi di prefabbricazione leggera e fuori cantiere;
- stampa 3D e sviluppo delle costruzioni a consegna veloce (come per le case in legno);
- penetrazione dei compositi nei codici edili civili e abilità nei controlli di resistenza al fuoco;
- diffusione d’uso di Building Information Modeling (BIM);
- partecipazione attiva negli organismi di standardizzazione, promozione dei compositi in ogni filiera di settore, convincente dimostrazione, caso per caso, dei vantaggi. 

Complessivamente le prospettive di promozione mi sembrano molto positive per una campagna d’informazione bene coordinata e convincente. Se verrà perseguita attraverso la concertazione della comunicazione in ogni occasione d’incontro, conferenze, esposizioni, dibattiti accademici e popolari, accompagnati con i media più efficaci nella varietà dei territori e della domanda in tutto il pianeta, il successo sarà assicurato.

Le cupole della cattedrale ortodossa di Parigi
A meno di un anno dall’inizio, la squadra Multiplast ha messo in opera la cupola della cattedrale ortodossa russa a Parigi, inaugurata in presenza di Alexander Orlov, ambasciatore della Russia in Francia, e del Monsignore Nestor, Vescovo ortodosso di Francia, da Jean-Michel Wilmotte, architetto del progetto, e numerose personalità del mondo della politica e non solo.
L’installazione della cupola principale della cattedrale della Sainte-Trinité è l’esempio più  critico della serie di cinque cupole, completato nel mese di aprile: le cinque “cupole iconiche” che sormontano la cattedrale ortodossa costruita da Bouygues Bâtiment Ile de France. Per Multiplast, al cuore del Gruppo Carboman, si tratta di una meravigliosa esperienza di edilizia religiosa nel cuore di Parigi, a poche centinaia di metri dalla Torre Eiffel, in un angolo di Quai Branly e Pont de l'Alma. Jean-Michel Wilmotte è uno degli architetti più famosi del mondo in progetti di architettura contemporanea. 
La rara caratteristica di questo progetto è stata la produzione delle cupole ancor prima che fossero completate le fondazioni dell'edificio, ben distinta dalle tecniche di costruzione tradizionali, con la scelta del “composito”. Con la collaborazione tecnica di "Cluster Méca", la tabella di marcia di progetto è stata fortemente accelerata. Analogamente i carichi (a terra) hanno consentito di ridurre le tolleranze dimensionali di forma entro +/- 3 mm. 
Alla fine, con la scelta di Multiplast, il team è stato in grado di decorare i 640 mq di rivestimento in foglia d'oro in un ambiente dotato di aria condizionata, con la massima garanzia di qualità d’adesione d’interfaccia. E’ facile immaginare la difficoltà, per non dire l'impossibilità, d’eseguire il rivestimento all’aperto, in inverno, con 86.000 foglie d’oro, a un'altezza di 50 metri.
Un vivo applauso ha coronato la coraggiosa decisione di rivestire i petali della cupola (12 metri di altezza e 12 metri di diametro) a 500 km dal luogo d’installazione. Guillaume Kemlin, responsabile del progetto, si racconta: "In fase di progetto, sembravano essere il problema primario le esigenze logistiche: ispezionare e verificare la larghezza della strada, con le soluzioni di “trasporto speciale”. Il limite di quattro metri d’ingombro dei petali che la componevano era il massimo. L’uso delle risorse digitali ha consentito di definire le grandi cupole in 13 petali e la piccola in 4, per rendere possibile l’esecuzione del progetto. I risultati sono risultati per fino superiori alle aspettative ".
Il progetto d’architettura è stato un primo passo importante nel progetto di diversificazione del gruppo Carboman - Décision SA in Svizzera e di Plastinov, in Francia, Aquitania. L’esperienza acquisita nei materiali e lo sviluppo dei processi di costruzioni sperimentati “ad hoc” creano per Multiplast una posizione unica per affrontare tante altre sfide ambiziose in questo comparto d’edilizia molto particolare.

Cantine e enoteche da esposizione
Le infrastrutture per la cantina e i processi di vinificazione non hanno rinunciato a sperimentare l’uso di “materiali compositi”: il vino ha assoluto bisogno di vasi vinari appropriati, che possono essere di legno, cemento armato, metallo o a base di resine sintetiche. Da un trattato specifico riporto: “Vi sono inoltre dei vasi vinari speciali. I vasi in cemento armato non si prestano affatto per l’invecchiamento, del vino. Non va dimenticato che essendo costruiti con materiali alcalini, possono neutralizzare l’acidità del mosto o del vino alterandone la composizione. Sono pertanto necessari rivestimenti con soluzioni di acido tartarico al 20 per cento; di acido solforico al 6 per cento; di silicato di potassio al 25 per cento più una seconda mano al 40 la terza al 50 per cento, lasciando asciugare ogni volta le pareti prima della seguente.”
L’inconveniente si evita, infatti, ricorrendo al rivestimento interno con materie plastiche e resine epossidiche. Pertanto le resine epossidiche si dimostrano rivestimenti ottimi per passività, adesività, applicabilità senza solvente e di facile riparazione! Così, il complesso di laminati in vetroresina o carboresina, ha il potenziale di costituire il sistema in grado di garantire ampia compatibilità chimica di superficie del composito a contatto con la chimica naturale e delicata di contatto con il contenuto, per lo meno quanto le superfici metalliche inox.
Il trattato richiama i vantaggi del minor costo, della resistenza meccanica, di notevole leggerezza e sicura atossicità; di lunga durata e resistenza agli agenti chimici ed atmosferici; di facile manutenzione e buone proprietà isolanti termiche ed elettriche, dalla resistenza alle muffe ai microrganismi naturali. 
Non esistono limiti di capacità massima, tanto che, come è in uso per l’olio  vergine d’oliva, potrebbero essere impiegati contenitori flessibili standard da ca 20 m3, in uso per il trasporto transcontinentale e stoccaggio dell’olio d’oliva vergine, dalla Spagna e Grecia alle Americhe e Asia. Le cisterne di trasporto di mosti e vini hanno le stesse caratteristiche dei “vasi vinari” costruiti in acciaio iso-vetrificato o inossidabile austenitico al cromo-nichel, estesamente impiegati nell’industria alimentare.

Sedili per teatri e mezzi di trasporto 
Il produttore australiano di materiali compositi in fibra di carbonio avanzati, annuncia che la sua divisione automobilistica ha assicurato un Cooperative Research Center di Progetto (CRC-P) con la concessione di $ 1.45m dal governo australiano, per il progetto di sviluppo di “Bespoke leggeri automotive sedili in fibra di carbonio composito”.
I compositi in fibra di carbonio restano prodotti di nicchia per l’auto: in primo luogo a causa dell'elevato costo dei materiali e della produzione che, nonostante la riduzione di peso, il miglioramento delle prestazioni ed estetica che forniscono, non giustifica la spesa. Il progetto CRC-P mira a risolvere questi problemi combinando la progettazione di prodotto con la ricerca avanzata di tecnologia (lavorazioni e materiali) capace di costruire semilavorati su misura e ricercare il processo industriale più idoneo produrre in serie sedili in fibra di carbonio leggeri. Questo creerà un nuovo punto di riferimento, con alti tassi di produzione e prestazioni a costi inferiori. Il finanziamento è stato confermato dal vice-ministro per l'industria, innovazione e la scienza, onorevole Craig Laundy MP, nel corso di una visita all’impianto che presentava una nuova tecnologia di Quickstep, presso il campus Waurn Stagni della Deakin University.
Il progetto CRC-P, che avrà una durata di tre anni, nasce dalla collaborazione con un fornitore internazionale del settore automobilistico di sedute e dalla Deakin University. Entrambi contribuiscono in questo progetto CRC-P come Partner. 
Il Centro di Ricerca Carbon Nexus Deakin University, per la fibra di carbonio e i materiali compositi derivati, apporterà la sua esperienza di sviluppo di materiali e di conferma di qualità, tra cui lo sviluppo a basso costo della fibra di carbonio, la formulazione delle resine, la simulazione di processo e la validazione del progetto CRC-P. Quickstep apporterà al progetto le sue esperienze nello sviluppo di soluzioni con compositi avanzati, con la disponibilità delle proprie tecnologie per produrre le parti in compositi con i suoi processi Qure e RST brevettati.
Il mercato dei sistemi di seduta automobilistico mondiale è segmento di prodotto significativo nel settore, attualmente per il valore di circa US $ 67 miliardi di p.a., con la previsione di vendere sedili per 93,5 milioni di veicoli previsti in produzione a livello globale nel 2017. Sistemi di seduta provvisti di complementi d’accensione, raccolta di cenere e mozziconi residui offrono occasione di dettaglio di lusso per i SUV a trazione ibrida. La gamma rappresenta un complemento attraente per i partner del progetto CRC-P.

Applicazioni
Materiali