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La stampa 3D al servizio dell’architettura

Dal grande al piccolo, dall’antico al moderno. Il settore dell’architettura fa tesoro di tutte le possibilità offerte dalla stampa 3D nella realizzazione di modelli realistici e in tempi brevi, mentre nel restauro si aprono nuove opportunità grazie ai costi ridotti di questa tecnologia. La comunicazione pubblicitaria di grandi dimensioni presente negli spazi pubblici si reinventa sfruttando tutte le potenzialità del tridimensionale offerte dalla produzione additiva.

L’introduzione della stampa 3D nel settore edile sta avvenendo molto lentamente, registrando molti casi di successo in giro per il mondo. I vantaggi sono diversi, tra cui i costi di lavorazione inferiori ai metodi tradizionali, la possibilità di utilizzare anche materiali reperibili in loco e la libertà di costruire secondo le forme desiderate e spesso quindi anche secondo i canoni usuali per tradizione in alcuni posti. Naturalmente molta attenzione deve essere posta nei parametri di sicurezza.

Il settore dell’edilizia si sta aprendo alla manifattura additiva grazie anche agli stessi clienti che si stanno sempre più abituando a vedere opere e prodotti così realizzate. Questa abitudine alla stampa 3D passa infatti pian piano anche attraverso altri usi che in qualche modo aprono la strada poi alla realizzazione di opere di dimensioni maggiori. Esempi arrivano dal settore delle infrastrutture pubbliche, con la progettazione di strutture quali ponti pedonali, pensiline, arredamento urbano e da qualche tempo anche nel settore privato della comunicazione pubblicitaria di grandi dimensioni con installazioni negli spazi pubblici.

In parte per rispondere a queste richieste, in parte per stimolare invece nuove applicazioni, gli operatori del settore della produzione additiva stanno ampliando l’offerta di macchine che permettono la stampa di manufatti e parti di grandi dimensioni e sviluppano diversi materiali utilizzabili come stampo per la colata successiva con materiali tradizionali per l’edilizia o utilizzabili per la stampa 3D diretta del pezzo finale.

Grandi formati

Alcuni esempi interessanti e curiosi sono stati sviluppati grazie alle stampanti per grandi volumi dell’azienda israeliana Massivit 3D. Le stampanti 3D Massivit 1800 e Massivit 1800 Pro dotate di tecnologia GDP, Gel Dispensing Printing, consentono di sfruttare tutti i vantaggi economici e geometrici di questa tecnologia utilizzando sia materiali tradizionali sia materiali dedicati di origine polimerica sintetica. Le applicazioni finali sono sorprendenti, con alcuni restauri di elementi di edifici storici realizzati con questa tecnologia e anche cartelloni di comunicazione pubblicitaria visiva in tre dimensioni. Nel settore del restauro si possono realizzare elementi architettonici come capitelli, statue e decorazioni di palazzi storici, in alcuni casi non possibili con i metodi tradizionali in termini di costi e tempi.

La tecnologia Gel Dispensing Printing (GDP) di Massivit 3D permette di stampare con i gel acrilici fotopolimerici proprietari Dimengel 100 e Dimengel 90 con un processo rapido ed economico, poiché i materiali vengono polimerizzati dalla luce ultravioletta durante l’estrusione e non richiedono raffreddamento. I vantaggi di questo processo nelle costruzioni in calcestruzzo sono sempre più evidenti nella produzione di stampi per colata di calcestruzzo e casseforme anche a grandezza naturale. Gli elevati parametri di viscosità di questi due materiali permettono di realizzare senza supporto pareti non-verticali, elementi finali ed elementi destinati a comporre soffitti. Con Dimengel 100, oltre a produrre elementi cavi, si ottengono pezzi traslucidi utili, ad esempio, quando si vogliono creare elementi architettonici da retro-illuminare. Quando usati nella stampa 3D diretta, questi materiali si prestano a essere rifiniti con resine viniliche autoadesive, poliestere, epossidiche, poliuretaniche (con resistenza agli agenti esterni) o con fibra di vetro.

La combinazione delle capacità avanzate del software Massivit SMART V4.5 per ridurre l’uso di materiali e il basso costo dei materiali Dimengel rende il processo di stampa sostenibile dal punto di vista economico e ambientale, fornendo anche vantaggi di progettazione significativi in termini di libertà geometrica per colonne, lastre e pareti. La possibilità di produrre parti finali ed elementi cavi riduce infatti al minimo la quantità di materiale di stampa necessaria e riduce la quantità di calcestruzzo necessario con la realizzazione di elementi strutturali più robusti ed efficienti tramite geometrie che di fatto esse stesse assicurano maggiore stabilità al pezzo finale.

La tecnologia di stampa di Massivit 3D elimina, inoltre, i colli di bottiglia derivanti altrimenti dal lungo processo in più fasi richiesto per produrre uno stampo in silicone da un modello master. Infine, Dimengel 100 di Massivit 3D è resistente a qualsiasi tipo di corrosione chimica da calcestruzzo o intonaco, incluse più varietà di cemento polimerico e intonaci polimerici. Questo permette di produrre strutture robuste e complesse senza la necessità di utilizzare agenti distaccanti.

Il software Massivit Smart V4.5 Pro permette di preparare lo stampo così che anche in caso sia necessario un supporto, questo sia all’esterno dello stampo e di dimensioni ridottissime, lasciando così che l’interno dello stampo rimanga sufficientemente liscio per la fusione.

La tecnologia di Massivit 3D è ideale per pezzi unici, tirature brevi o oggetti complicati che altrimenti non sarebbero convenienti o fattibili. Entrambe le stampanti Massivit permettono volumi massimi di stampa di 180 cm in altezza, 111 cm in larghezza e 145 cm in lunghezza, con un peso massimo dell’oggetto di 150 kg e una velocità di stampa sull’asse Z fino a 35 cm/ora a seconda della complessità dell’oggetto. Il modello Massivit 1800 Pro, oltre alle usuali risoluzioni di stampa (normale, di qualità, alta risoluzione), permette di scegliere anche tra una risoluzione definita qualità mega e una risoluzione variabile. Questa ultima particolarmente interessante perché flessibile, poiché permette di passare tra risoluzioni già predefinite per uno stesso oggetto, senza bisogno di cambiare l’ugello.

Un’ampia varietà di materiali può essere versata nello stampo prodotto in 3D. Il cemento e il gesso sono ideali in quanto non vi è adesione chimica tra questi materiali e i materiali Dimengel. Possono essere utilizzate anche varianti di calcestruzzo e intonaco come, ad esempio, il calcestruzzo polimerico che è molto resistente e adatto per applicazioni edilizie. Durante la fusione possono essere aggiunti rinforzi metallici. Lo stampo viene infine rimosso utilizzando semplicemente uno scalpello, un martello e una pinza, oppure riscaldando lo stampo con una pistola riscaldante per renderlo più morbido e più facile da staccare.

Restauro con stampa diretta

Sono possibili anche alcune applicazioni di stampa 3D diretta, utilizzando il gel in materiale polimerico da solo o rifinendo le parti stampate in polimero con gesso e dipingendole nello stesso colore delle controparti originali per garantire un aspetto autentico.

Alcuni dei primi esempi applicativi di questa tipologia arrivano proprio dall’Italia, nel settore del restauro edile. L’azienda italiana Sismaitalia è stata la prima nel nostro Paese ad adottare una stampante 3D Massivit 1800 per questa tipologia di interventi. In un recente progetto, l’azienda ha realizzato cinque capitelli a grandezza naturale per il Palazzo Grand Spada di Ferrara. I metodi di restauro tradizionali avrebbero comportato tempi di consegna lunghi, principalmente a causa del lavoro manuale in tal caso necessario. Con la stampa 3D, i cinque capitelli sono stati invece prodotti in un paio di giorni di stampa e in due dimensioni, con il capitello più grande alto quasi un metro. Il tutto senza aver dovuto rinunciare all’estetica, ancor più importante in un palazzo storico. Questa velocità di produzione è stata resa possibile in parte dalle due testine di stampa di Massivit 1800 che consentono di stampare in parallelo modelli o parti separati. Una volta riempito, ogni capitello è stato rifinito con intonaco e dipinto dello stesso colore delle controparti originali per garantire un aspetto autentico.

Comunicazione pubblicitaria tridimensionale

Le caratteristiche delle stampanti e dei materiali Massivit 3D, oltre a permettere la riproduzione precisa di un elemento originale, lasciano ampia libertà di personalizzazione degli oggetti,  riproduzione in dimensioni diverse, stampa di oggetti complessi e curvi e realizzazioni  architettoniche o comunicative che combinando la trasparenza del materiale e l’illuminazione risultano accattivanti e moderne. Questo è possibile poiché trattandosi di materiali non infiammabili, rispondono anche alle norme di sicurezza necessarie nelle installazioni architettoniche e pubblicitarie.

Grazie a questa libertà di progettazione, Sismaprint, divisione di stampa digitale di Sismaitalia, è in grado di realizzare forme di comunicazione visiva di grande impatto, già utilizzate negli allestimenti teatrali, cinematografici e televisivi con scenografie e fieristici con decorazioni e nelle pubblicità correlate a marchi aziendali come ad esempio espositori durevoli e oggetti promozionali.

Allo stesso modo anche aziende estere di comunicazione realizzano diversi progetti di comunicazione pubblicitaria tridimensionale. La società Media Resources, con sede in Ontario (Canada), realizza con la macchina Massivit 1800 progetti di comunicazione di particolare impatto. Un esempio sono le pensiline coperte, che vengono realizzate con oggetti tridimensionali dedicati al marchio aziendale da pubblicizzare, creando un effetto immersivo per il pendolare in attesa dei mezzi pubblici. L’agenzia commerciale Integer Group aveva richiesto, ad esempio, di realizzare una pensilina coperta lungo alcune linee di autobus per pubblicizzare una vendita di birre. Oltre ai pannelli in stirene sostenuti da angolari in alluminio e ricoperti in resina vinilica rossa, sopra il tetto della pensilina sono stati installati degli elementi che riproducono la parte superiore delle bottiglie di birra dotate di tappo. Questi elementi, alti 91 cm, sono stati stampati con la macchina Massivit 1800, poi rivestiti e verniciati.

 

Progetti modificabili in tempo reale e resa immediata

Dal grande al piccolo. Molti studi di architettura in giro per il mondo lavorano infatti oggi con la stampa 3D per creare i modelli, non solo per lo sviluppo e la messa a punto del progetto architettonico, ma anche per la presentazione finale del progetto al cliente o al pubblico. Le stampanti Ultimaker sono tra i modelli scelti in molti studi oggigiorno. I tempi ridottissimi di realizzazione di un modello stampato in 3D sono la prima motivazione per cui molti architetti oggi utilizzano questa tecnologia. Si troverebbero altrimenti a dover tagliare carta, cartoni e lavorare modelli in legno con tempi ben più lunghi e anche con più difficoltà a verificare in tempo reale ogni fase del progetto. La possibilità poi di realizzare anche i modelli più complessi o grandi direttamente nella propria azienda, senza bisogno di dover incaricare terzi a questa fase, sono un’altra ragione per cui sempre più spesso la scelta cade sulla stampa 3D. La possibilità di poter far percepire al cliente visivamente tutti gli aspetti di un progetto grazie a una stampa 3D, che può anche essere sottoposta a finiture come colori e aggiunta di dettagli di vario tipo, e i costi ridotti motivano ulteriormente questa scelta.

Un esempio arriva dallo studio di architettura londinese MATT Architecture abituato da alcuni anni a lavorare con la stampa 3D. Tra i suoi progetti la realizzazione dell’edificio Ilona Rose House, ora in corso di costruzione e che dovrebbe essere terminato questo anno. Questo edificio vuole essere il centro di diversi business creativi e innovativi, negozi, giardini pensili e ristoranti nel quartiere di Soho a Londra, non lontano dalla stazione Tottenham Court Road Station. Data la sua posizione si è voluto però progettare un edificio che si inserisse al meglio negli stili e nell’ambiente dell’area. L’edificio si sviluppa su tredici piani, di cui quattro interrati, e la sua facciata si distingue per la presenza di numerosi pannelli decorativi. Tra le aziende che avranno sede qui vi è la Warner Brother’s European Postproduction che oltre agli uffici avrà anche un teatro di montaggio del suono dotato di 60 posti.

Utilizzando stampanti Ultimaker, lo studio di architettura ha potuto rendere subito chiara la progettazione al cliente e ha potuto mettere a punto anche dettagli che saranno molto importanti per l’inserimento architettonico di questo edificio nel quartiere. Il team ha stampato il motivo che si ripeterà sull’intera facciata dell’edificio. Da questo ha potuto poi creare uno stampo in silicone e produrre piastrelle in dimensione reale che hanno permesso di catturare visivamente l’essenza dell’edificio.

Il team di architetti ha sottolineato come nonostante la modellazione iniziale digitale possa prendere abbastanza tempo, a seconda della complessità del progetto, la fase successiva di stampa 3D invece, una volta scelto il materiale più idoneo con cui realizzarla, occupa solo dalle 3 alle 15 ore.

Modello stampato in 3D per un intero nuovo quartiere londinese

Uno dei modelli più grandi presentati a Londra negli ultimi anni è quello del quartiere Barking Riverside, nell’East London, realizzato da Hobs 3D con stampante iPro 9000 XL di 3D Systems. Questo masterplan misura 3,6 m x 2,6 m x 1 m e rappresenta il progetto di recupero dell’area che prevede la costruzione di circa 10.800 abitazioni, oltre a negozi, scuole, locali e aree pubbliche e verdi. Per la creazione di questo modello, la società Hobs 3D ha scelto la tecnologia SLA e riprodotto 1000 edifici in scala 1:750. La stampa dell’intero pannello di presentazione ha richiesto tra le 4 e le 5 settimane, utilizzando circa 35 litri di resina. Successivamente sono stati aggiunti a mano altri dettagli. È stato dunque possibile ricreare tridimensionalmente il rendering presente a computer (a sua volta ottenuto con la raccolta di immagini dell’area dall’alto) e con la possibilità di modificare nel corso del tempo gli edifici e il loro posizionamento, a seconda di come il cliente Barking Riverside Ltd interverrà negli anni. Una prima parte di edifici è stata già costruita ed è abitata e per il 2022 si prevede di aprire anche una stazione del servizio ferroviario urbano London Overground.

a cura di Valeria Mazzucato

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