Stampa 3D abitazioni

Fama3D è un’azienda che opera nel settore della stampa 3D di precisione. Attraverso l’ausilio di speciali attrezzature è in grado di realizzare su commissione stampe 3D partendo da un progetto STL. Il suo organico, formato da collaboratori specializzati gode di una grande esperienza centennale nella meccanica di precisione, essendo una divisione della Fantinelli Srl.

Attualmente l’azienda produce le stampe 3D attraverso l’utilizzo, a volte anche combinato di diverse tecnologie come MjF (Multi Jet Fusion), la SLA (Stampanti a resina) e la LPBF Metal (Stampanti per metallo). La passione per l’innovazione spinge costantemente l’azienda alla ricerca di nuovi campi d’applicazione attraverso lo sviluppo di nuove metodiche di stampa. Negli ultimi anni si sta affermando prepotentemente sin dalla progettazione la possibilità di realizzare attraverso l’ausilio della stampa 3D le case.

La stampa 3D di case è una tecnologia che può offrire molti vantaggi, sia in termini di tempi nella costruzione che nella sostenibilità ambientale. Un braccio robotico che lavora senza sosta può completare in sole 18 ore la costruzione di una struttura portante, come dimostrato dalla realizzazione delle mura di una scuola in Malawi.

Le superfici stampate in 3D non richiedono ulteriori lavorazioni per la creazione dei condotti usati dalle tubature e dagli impianti. Questo metodo di costruzione è anche sostenibile poiché permette di risparmiare sull’utilizzo di materiali, come il cemento liquido, che essendo posato in strati precisi si indurisce rapidamente. Ciò consente di controllare i tempi e i costi di costruzione senza sorprese inattese.

L’utilizzo della stampa 3D di case può essere utilizzata per risolvere il problema della carenza di alloggi in alcune parti del mondo, permettendo la costruzione di abitazioni a prezzi accessibili senza impattare sull’ambiente. Al momento rappresenta un’opportunità per professionisti del settore come ingegneri, architetti e altre figure specializzate per acquisire conoscenze pratiche e specifiche su metodi sempre più alternativi, aprendo così la strada a nuove possibilità.

Alcuni progetti di case stampate in 3D in Italia affondano le radici nel 2018. In quell’anno furono realizzate le prime case in terra stampate in 3D. All’epoca vennero create delle piccole abitazioni di soli 20 metri quadrati, che non necessitavano dell’ausilio di riscaldamento o impianti di condizionamento. Si avvalevano della massa termica dei materiali per mantenere la temperatura interna costantemente confortevole sia in estate che in inverno. Le mura erano anche efficienti dal punto di vista bioclimatico e contribuivano a garantire la salubrità degli ambienti interni. Subito dopo si passò alla realizzazione di unità abitative composte, che consistevano in due stanze rotonde sormontate da una cupola a forma di alveare. Bisogna ricordare però che queste unità abitative all’epoca furono stampate tramite l’utilizzo di terra, il che sollevò un dilemma ambientale, da considerare nell’utilizzo di questo materiale nella stampa 3D di case. Mentre era già possibile stampare case utilizzando materiali come la malta senza problemi, l’utilizzo della terra come base strutturale poteva causare disastri in caso di forti piogge.

La prima casa unifamiliare stampata in 3D

La continua ricerca di metodi e materiali per il miglioramento della tecnica di stampa 3D nell’edilizia, ha portato nel tempo allo sviluppo di tecnologie che abbattessero le barriere ingegneristiche issate dalla giovane età di questo emergente settore. Così nel 2021 fu completata in Germania ( a Eindhoven) la prima casa unifamiliare stampata internamente in 3D. La sua struttura portante fu totalmente realizzata in cemento. Anche in questo progetto l’Italia ricoprì un ruolo di rilievo, in collaborazione con Italcementi, fu sviluppato un calcestruzzo per la stampa 3D chiamato i.tech 3D, il quale poteva essere applicato senza l’utilizzo di forme. Al fine di far funzionare il processo di stampa 3D, fu necessario che gli strati di cemento alti due centimetri estrusi dalla stampante, fossero sufficientemente forti da reggersi l’un l’altro ed abbastanza umidi per consentirne i legami chimici.

Il progetto venne supervisionato dagli esperti dell’Università Tecnica di Monaco di Baviera e dallo studio di ingegneria Schiessl Gehlen Sodeikat.

Questo notevole passo avanti nell’impiego del calcestruzzo aprì nuovi scenari nell’utilizzo della stampa 3D nel settore dell’edilizia.

Attualmente infatti è possibile la realizzazione di intere strutture abitative, compresi interi condomini o residence, come dimostra la casa di Beckum. Con i suoi 160mq su due piani, gode del primato di “Casa stampata in 3D più grande d’Europa”.

Seppur tutt’ora vengano adoperati metodi innovativi al fine di rinnovare gli ormai consolidati metodi costruttivi nella realizzazioni di abitazioni, l’edilizia tradizionale con le sue tecniche millenarie continua a ricoprire il ruolo principe nella fabbricazione di appartamenti. Com’è facie immaginare, per la stampa di una casa sono necessarie notevoli e imponenti macchine, in grado di miscelare, estrudere e modellare le strutture portanti di un appartamento. Ed è qui che l’uso di tradizionali tecniche costruttive come ad esempio la realizzazione in fabbrica dei singoli spazi che formano un’abitazione, si presta alla stampa 3D di case. Mediante questa tecnica infatti è possibile costruire passo dopo passo, pezzo dopo pezzo l’intera struttura abitativa, evitando la costruzione su misura dell’enorme stampante 3D in cantiere. Oltretutto questa tecnica consente la riparazione immediata di eventuali malfunzionamenti della stampante, come ostruzioni dell’estrusore o avaria nei motori, essendo costantemente monitorata e supervisionata dal personale specializzato presente in azienda.

Dato uno sguardo all’impiego delle stampanti 3D nell’edilizia, e in particolare per gli ambienti abitativi, è d’obbligo adesso spostare l’attenzione agli altri potenziali settori nei quali questo metodo per creare, si sta velocemente espandendo. Quello della realizzazione di mobili.

Mobili e arredamento casa con la stampa 3D

Proprio come la costruzione di case, la stampa 3D di mobili permette di risparmiare sui materiali, ridurre i tempi di realizzazione e assicurare una realizzazione unica dei pezzi prodotti. Molti designer di componentistica d’arredo sempre più spesso si affidano ad aziende specializzate nella realizzazione su commissione per la produzione di pezzi unici e limitati o per la realizzazione di collezioni private. Alcune delle creazioni più ricercate sono le poltrone o i tavolini da salotto.

Essendo oggettistica dalla dimensioni non troppo imponenti, è possibile realizzarla tramite l’ausiolio delle tecniche di stampa più tradizionali come quella FDM (Fused Deposition Modeling). Panche dal design accattivante, vasi dalle forme più ricercate o tavoli delle misure particolari sono solo alcuni degli esempi di ciò che è possibile realizzare con la tecnica della stampa 3D. Uno degli aspetti piuttosto sottovalutato della stampa 3D per i componenti d’arredo è quello di considerare la produzione degli oggetti finiti. Questo genere di approccio, da un verso dona alla tecnica di stampa un fascino tutto suo, ma dall’altro ne cela uno altrettanto importante. Pensare ad un tecnologia che tramite un click crea qualcosa dal nulla è molto affascinate.

Assodato questo concetto, è errato considerare soltanto l‘idea di realizzare un componente d’arredo totalmente stampato di 3D, escludendo a priori la possibilità di poter creare qualcosa di più ricercato. Proprio carpendo questo particolare, molti designer hanno creato connubi unici tra la tecnologia 3D e l’artigianato d’eccellenza. L’utilizzo di materiali tempo plastici garantisce la creazione di arredi e complementi abbastanza robusti, i quali non hanno nulla da invidiare ai materiali tradizionali come il legno ed il ferro. Il tutto valorizzato dalla possibilità di poterne scegliere peso, colore e forma.

Le caratteristiche dei materiali attualmente presenti sul mercato per la realizzazione della componentistica d’arredo, attraverso l’ausilio di una stampante 3D, oggi sono abbastanza interessanti da potersi paragonare a quelle dei materiali più usati tradizionalmente. Seppur con anima plastica questi materiali, vengono utilizzati singolarmente oppure legati con altri materiali, al fine di migliorane le loro caratteristiche fisiche e strutturali.

I principali materiali utilizzati come base ai materiali composti

Il PET (acido polietilen tereftalato) è una plastica che viene utilizzata in una varietà di applicazioni, tra cui imballaggi per alimenti e bevande, bottiglie per il trasporto di liquidi e altro ancora. È anche un materiale molto popolare per la stampa 3D perché è facile da stampare e offre una buona qualità di stampa. Inoltre, è abbastanza resistente da essere utilizzato in una varietà di applicazioni meccaniche, come parti di automobili o componenti d’arredo ed elettrodomestici.

Il PLA (Polialilide Lattico) è un materiale termoplastico biodegradabile. È ottenuto a partire da fonti rinnovabili, come il mais, la canna da zucchero o il grano, e viene spesso considerato un’alternativa più ecologica ai materiali plastici derivati dal petrolio. Il PLA ha una bassa temperatura di fusione, il che lo rende facile da stampare con le stampanti 3D. Ha anche una buona resistenza all’usura e una superficie liscia e brillante quando stampato.

L’ABS (Acrilonitrile butadiene stirene) è una plastica resistente, leggera e facilmente lavorabile che viene utilizzata in una varietà di applicazioni, come giocattoli, arredi, componenti per automobili e parti per elettrodomestici. L’ABS è un materiale popolare per la stampa 3D perché è facile da stampare e offre una buona qualità di stampa.

Il polipropilene (PP) è un materiale termoplastico che viene utilizzato comunemente per la produzione di imballaggi, tessuti non tessuti, bottiglie per il trasporto di liquidi e altri prodotti. È una plastica leggera, resistente e facilmente lavorabile che ha una buona resistenza chimica e all’usura. Il polipropilene è anche adatto per la stampa 3D, anche se non è così comunemente utilizzato come il PLA o l’ABS. Ha una bassa temperatura di fusione, il che lo rende facile da stampare con le stampanti 3D. Possiede un notevole potere di coesione ed una bassa temperatura di fusione. Inoltre, ha una bassa resistenza termica e può deformarsi a temperature elevate.

Metalli, fibre di carbonio, legno sono solo alcuni dei materiali con i quali vengono legati questi elementi

Negli anni alcuni maker, spinti dalle ottime proprietà intrinseche dei materiali di stampa, hanno focalizzato l’attenzione e concentrato i loro sforzi nella progettazione e realizzazione di stampanti 3D, che tramite la stampa su grandi dimensioni, gli permettesse di realizzare alcune parti degli ambienti domestici.

Queste parti, una volta mosse all’interno delle superfici piane dei loro appartamenti, gli permetteva di cambiare la planimetria delle loro abitazioni. I maker sono quindi riusciti a stampare muri, che venivano posizionati a piacimento. Sebbene questa tecnica non è ancora del tutto sponsorizzata e utilizzata nell’edilizia modera, permette tramite l’ausilio della stampa 3D di realizzare parti per il completamento degli interni casalinghi.

Attraverso la scelta ponderata del materiale da utilizzare per la realizzazione degli oggetti, è possibile la creazione di quasi tutti ciò che è al giorno d’oggi presente in qualunque casa. Avere la possibilità di realizzare a partire dalla struttura portante la propria casa, personalizzarne gli interni con la progettazione e realizzazione dei mobili o delle pareti, sceglierne la forma e il colore apre innumerevoli scenari applicati nell’utilizzo della stampa 3D e nella realizzazione degli ambienti abitatavi.

Attualmente ci sono ancora troppi punti bui da illuminare per l’utilizzo della stampa 3D di case. Una delle principali è l’assenza di uno storico che trasmetta conoscenza sull’obsolescenza dei materiali utilizzati, il che rende difficile la scelta dei materiali adeguati per la stampa di edifici. Molti dei materiali attualmente utilizzati per la stampa 3D di case sono ancora relativamente costosi e potrebbero non essere adatti per l’uso in edifici di grandi dimensioni. Inoltre, c’è ancora poca comprensione della loro capacità di resistere alle intemperie e agli eventi naturali. Un altro problema è la scarsa disponibilità di tecnologie di stampa che sono necessarie per stampare i grandi edifici.

Sicuramente questo genere di realizzazione architettonica affronta oggi e dovrà affrontare nell’immediato futuro sfide ardue, prima di poter essere adoperata su larga scala. Ma grazie alla continua innovazione tecnologica, alla dedizione degli attuali e futuri ricercatori, e alle sfide che il cambiamento climatico ci sottopone giorno dopo giorno, l’impiego della stampa 3D di case porterà enormi vantaggi nella realizzazione di edifici sia civili che industriali.