Heidelberg Materials: primo edificio antisismico realizzato in Italia con stampa 3D

Per la prima volta in Italia è stata realizzata una struttura in calcestruzzo in zona sismica grazie alla tecnologia della stampa in 3D. Heidelberg Materials ha fornito a Enel Green Power e all’Università di Napoli Federico II un innovativo materiale cementizio per realizzare un piccolo edificio industriale e un sistema di fondazione di parte delle attrezzature elettriche.

La realizzazione farà parte di una sottostazione nell’impianto BESS (Battery Energy Storage System) all’interno della centrale elettrica “Alessandro Volta” a Montalto di Castro (VT). I prototipi realizzati possono contribuire a una svolta importante, perché con questa tecnologia si riducono i tempi di costruzione e si contribuisce ad una maggiore sostenibilità delle costruzioni.

I vantaggi di questa tecnologia costruttiva riguardano la sua adattabilità in termini di esigenze specifiche e migliori prestazioni meccaniche. «Grazie all’alto grado di digitalizzazione la stampa 3D consente di aumentare la sicurezza in cantiere e di costruire strutture con forme complesse e dettagli personalizzati che sarebbero difficili o impossibili da realizzare con metodi tradizionali» conferma l’ingegner Martina Palomba, ricercatrice presso i laboratori di Ricerca e Sviluppo di Heidelberg Materials.

Le costruzioni sono state fabbricate nell’area industriale di Volla (NA): qui, infatti, grazie alla collaborazione con l’Università degli Studi di Napoli Federico II e con Etesias – spinoff della stessa Università – sono state realizzate e installate le due fondazioni e le pareti poi assemblate a Montalto da una squadra di operai, come una specie di enorme Lego. Un braccio robotico ha fabbricato i due plinti di fondazione, pareti e altri componenti attraverso la deposizione di un filamento continuo di materiale stampabile in 3D, lungo diversi chilometri, seguendo un modello digitale e un percorso progettato in precedenza grazie a software specializzati.

La procedura di realizzazione rende semplice la realizzazione del manifatto. Il braccio robotico, seguendo un percorso prestabilito, permette di depositare in maniera continua il materiale cementizio “i.tech 3D” prodotto da Heidelberg Materials (il brand che in Italia ha raccolto l’eredità di Italcementi). Il processo è quasi completamente automatizzato, e richiede da parte della squadra di tecnici solo la verifica della qualità del materiale miscelato e pompato e il controllo dei parametri di stampa, come la velocità di estrusione del filamento o la geometria di ogni singolo blocco.

Anche se il calcestruzzo stampabile attualmente è più costoso di quello tradizionale, il processo di costruzione è ben più rapido e conveniente: parliamo di un risparmio di tempo di almeno il 50%. E nel mercato dell’energia, e in particolare dell’energia rinnovabile, essere veloci significa essere più competitivi. Prima di tutto, si elimina l’uso della cassaforma (la struttura temporanea usata nelle tecniche convenzionali per contenere il calcestruzzo fino alla sua solidificazione) e il tempo di indurimento del materiale cementizio utilizzato è minore del calcestruzzo tradizionale. Se la stampa degli elementi avviene direttamente in cantiere, si ottiene anche un risparmio sui costi di trasporto, migliorando la sostenibilità e l’efficienza complessiva del progetto. Questo sistema richiede anche una minore quantità di materiale (fino a circa il 50% in meno), perché la stampa 3D ottimizza la distribuzione del calcestruzzo rispetto alle tecnologie tradizionali e riduce i rifiuti. Diminuendo le quantità di materiale, si ha anche un minore impatto ambientale in termini di CO2 prodotta.

Dal 2015, Heidelberg Materials ha cominciato a studiare la tecnologia di stampa 3D nel settore cementizio presso i propri laboratori di ricerca e innovazione. I risultati non sono mancati: la formulazione cementizia che è stata sviluppata si adatta a tutte le principali tipologie di stampanti presenti sul mercato. Il materiale una volta miscelato con acqua è abbastanza fluido da poter essere pompato e trasportato dalla macchina miscelatrice fino all’ugello, ma una volta estruso è in grado di autosostenere il proprio peso e quello dei successivi strati senza deformarsi.

Negli anni, Heidelberg Materials ha affinato il proprio know-how e le competenze tecniche per migliorare continuamente il prodotto e la sua sostenibilità. I laboratori di Ricerca e Sviluppo sono dotati di una stampante 3D per testare e validare il materiale sviluppato durante l’intero processo di stampa. Il progetto di ricerca ha visto la partecipazione di un team multidisciplinare composto da ingegneri, chimici dei materiali, architetti e tecnici, per un totale di circa 15 persone e oltre 15.000 ore di ricerca.

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