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Stampa 3D, un prezioso aiuto per architettura e bioedilizia

Andrea Ballocchi
14 Luglio 2020

La stampa 3D ha conosciuto una crescita enorme: se nel 2013 il suo valore di mercato globale era di 4,4 miliardi di dollari, è previsto raggiunga nel 2021 i 21 miliardi, secondo i dati di Statista. Previsione molto “timida” a confronto con quella di McKinsey che invece stimava un impatto fino a 550 miliardi di dollari l’anno entro il 2025.

L’addictive manufacturing (o manifattura additiva, sinonimo di 3D printing) è una tecnologia disruptive, cioè capace di rivoluzionare e cambiare totalmente scenari e mercati. In buona parte lo ha già fatto, anche in Italia, dove ha trovato ampio spazio. Secondo una ricerca di OnePoll svolta lo scorso giugno l’80% delle imprese italiane usa la stampa 3D.

Stampante 3d

Foto: NASA/MSFC/Emmett Given/Flickr

Cos’è la stampa 3D

La manifattura additiva è un processo che permette di realizzare, mediante stampa 3D, oggetti tridimensionali partendo da un modello 3D digitale e aggiungendo (da qui il termine di produzione additiva) uno strato sull’altro. È una concezione diametralmente opposta a quella tradizionale che tende a sottrarre parti da un oggetto per realizzare un oggetto.

Le stampanti 3D funzionano come le stampanti a getto d’inchiostro, iniettando in pratica qualsiasi tipo di materiale e, potenzialmente, trovano applicazione in ogni settore. La celebre azienda aeronautica Boeing utilizza la tecnologia per realizzare circa 200 componenti per 10 diversi tipi di aerei. Le aziende mediche stanno utilizzando le stampanti 3D nella produzione di protesi d’anca. Ci sono anche potenzialità persino in cucina.

I vantaggi sono evidenti: realizzare componenti o prodotti in 3D oltre che essere più preciso, è anche più rapido, permettendo produzioni più economiche. Lo faceva notare la stessa McKinsey già nel 2014, affermando che la manifattura additiva sarà particolarmente conveniente per realizzare componenti che finora prevedono elevati costi di manodopera, come quelli che comportano una lavorazione secondaria. “La stampa 3D supererà le barriere di costo anche per le produzioni che richiedono piccoli volumi e che, altrimenti, comporterebbero elevati costi in relazione al numero di articoli richiesti”.

La rivoluzione dell’Addictive Manufacturing

I motivi che fanno dell’addictive manufacturing una tecnologia rivoluzionaria sono diversi. Per le imprese, specie quelle medie e piccole, che possono contare su un tipo di produzione che in teoria è possibile realizzare dappertutto. Basta avere un modello digitale, un computer e una stampante 3D. I costi si riducono e la produzione cresce esponenzialmente. È uno strumento particolarmente utile agli ingegneri che possono contare su uno strumento capace di aumentare la capacità progettuale e creativa. Ma questa tecnologia apre spazi immensi non solo ai colossi ma anche alle startup. Anzi, le piccole realtà innovative possono avvantaggiarsi da questa tecnologia e metodologia assai snella.

Tutti gli usi di stampa e stampanti 3D

Non c’è settore nella meccanica che non possa vedere utile l’impiego dell’addictive manufacturing. Si possono lavorare metalli, plastica e praticamente ogni tipo di materiale. Partiamo dal settore automobilistico: con la stampa 3D si possono creare parti personalizzate direttamente per la linea di produzione. I produttori possono ridurre i tempi di consegna fino al 90% e ridurre i rischi grazie all’integrazione dei processi di stampa 3D, in grado di gestire geometrie complesse con il minimo scarto e materiali più leggeri, oltre che ridurre anche il numero dei componenti. Le Case auto hanno compreso da tempo l’importanza della manifattura additiva: BMW, per esempio, ha da poco aperto il suo nuovo Additive Manufacturing Campus, che combina la stampa 3D per la ricerca, la prototipazione e la produzione di parti in serie in un unico stabilimento. L’investimento di 15 milioni di euro è destinato a promuovere la posizione del colosso automobilistico nell’uso della produzione additiva per l’industria automobilistica.

Stampa 3d

Foto: apis-cor.com

Altrettanto importante è l’impiego della stampa 3D per il settore medico-sanitario. Grazie all’impiego di questa metodologia è possibile realizzare addirittura tessuti e organi, per non parlare di impianti e protesi personalizzate, con un grado di personalizzazione e precisione impensabili con i metodi produttivi tradizionali. Ossa, organi, ossa, dispositivi sanitari: con la manifattura additiva non ci sono pressoché limiti.

La startup italiana Wasp ha realizzato a proposito l’Officina Ortopedica Digitale, una rete di centri di fabbricazione che grazie alla progettazione condivisa sviluppa soluzioni personalizzate e a basso costo per il campo medico, fornendo le competenze e gli strumenti necessari a realizzare dispositivi medici avanzati. Al suo interno sono presenti macchine per l’acquisizione delle forme, per l’elaborazione dati e la produzione degli ausili ortopedici. La stessa realtà italiana si è occupata di un progetto dedicato alla cucina.

Le applicazioni nell’architettura e nell’edilizia green: dal ponte di Amsterdam alle case in USA e a Dubai

La manifattura additiva è particolarmente interessante in sede progettuale. Di questo si può avvantaggiare ambiti quali l’architettura. Si pensi alla possibilità e alla maggiore facilità nel riprodurre modelli di edifici, plastici e modelli di intere aree urbane. Esempi pratici di progetti realizzati non mancano: ad Amsterdam sorge dallo scorso anno un ponte stampato in 3D. Si tratta di un’infrastruttura di 12 metri sorta sopra un ponte e realizzata da una compagnia di robotica locale, MX3D, un team di matematici di The Alan Turing Institute, istituto nazionale per la data science e l’intelligenza artificiale del Regno Unito e la società internazionale di servizi professionali di ingegneria Arup. La prima casa costruita interamente con stampanti in 3D è sorta già nel 2018 in Texas e il più grande edificio stampato in 3D ad oggi l’ha realizzato la statunitense Apis Cor per la Municipalità di Dubai: si tratta di un edificio amministrativo a due piani, alto 9,5 metri e con una superficie di 640 metri quadrati.

Ponte stampato con stampa 3d

Foto: ©Tim Geurtjens/Flickr

Anche la bioedilizia può godere dei benefici dell’addictive manufacturing. In Italia la già citata Wasp ha curato l’ingegnerizzazione e le questioni costruttive del progetto Tecla: è il primo habitat interamente stampato in 3D utilizzando esclusivamente la terra cruda a km zero, nato da un disegno dello studio Mario Cucinella Architects. La stessa Wasp, in collaborazione con un’altra startup italiana, Rice House, ha anche realizzato Gaia, la prima casa “naturale” al mondo interamente stampata in 3D. Gli ingredienti: argilla, lolla di riso e calce idraulica.

In Australia Un’azienda sta stampando in 3D pareti, pavimenti e tetti in bioplastica di canapa da utilizzare per realizzare case prefabbricate ecocompatibili.

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