Sconvolgimenti in cantiere

Kohler, il sito web del nuovo polo di ricerca nazionale (PRN) sulla fabbricazione digitale afferma: "La fabbricazione digitale promette di rivoluzionare l'architettura": l'architettura ha bisogno di una rivoluzione?
Matthias Kohler: Non si tratta di una richiesta, ma di una constatazione: il processo di costruzione è ancora molto convenzionale. Altri settori dell'economia sono stati profondamente trasformati dalle tecnologie digitali. Ci si chiede quindi se anche l'architettura e il processo di costruzione a valle non debbano subire una trasformazione. I pagina esternaNCCR Fabbricazione digitale risponde a questa domanda: qual è il valore aggiunto quando i componenti sono completamente assemblati dalle macchine? Quali condizioni devono essere soddisfatte affinché l'uomo possa lavorare insieme ai robot in cantiere? E come influisce sulla progettazione, sulla pianificazione e sulla cultura edilizia?

In Giappone, tuttavia, le case sono state costruite con i robot molto tempo fa. State reinventando la ruota?
Kohler: I primi passi verso l'automazione nei cantieri sono stati compiuti in Giappone negli anni '90. C'è stato un boom, che si è interrotto bruscamente per motivi economici. C'è stato un boom, che si è interrotto bruscamente per motivi economici. All'epoca, l'obiettivo era portare la produzione di massa dalla fabbrica al cantiere. L'approccio tecnocratico ha funzionato, ma ha portato a una restrizione dell'architettura e a edifici privi di espressione. Nella cultura edilizia di oggi, si cerca una soluzione appropriata e "personalizzata" per ogni situazione. La qualità dei nostri spazi abitativi si basa su questo. Quando andiamo in cantiere con il robot, la nostra motivazione oggi è diversa: Cerchiamo di capire come sia possibile razionalizzare i processi, ma allo stesso tempo consentire la personalizzazione. Questa è la vera novità: ogni componente realizzato a macchina può avere un aspetto diverso, anche la singola fase di produzione può essere personalizzata in una certa misura. Lo facciamo, ad esempio, con i nostri robot: a seconda del compito, lo stesso robot utilizza strumenti diversi per assemblare, lavorare o modellare qualcosa. Questo approccio consente di razionalizzare la produzione anche per quantità relativamente piccole.

Signor Halter, c'è una richiesta di personalizzazione da parte dei clienti?
Balz Halter: I clienti vogliono certamente che gli edifici abbiano un aspetto più individuale. Questo si riflette anche nell'architettura: le persone sono alla ricerca di nuove forme e materiali. Nell'industria delle costruzioni abbiamo superato la già citata produzione di massa perché abbiamo visto che questo approccio porta sempre agli stessi edifici. L'industria delle costruzioni è certamente alla ricerca dell'individualizzazione, che offre anche l'opportunità di differenziarsi dalla concorrenza.

Signor Buchli, qual è la motivazione che la spinge a occuparsi di processi di costruzione come robotica?
Jonas Buchli: Molti settori dell'economia sono stati trasformati dalla digitalizzazione. Si tratta soprattutto di settori in cui i dati hanno un ruolo centrale o in cui i problemi possono essere ben strutturati. Nella robotica, il prossimo passo è portare queste tecnologie in settori meno strutturati, dove è necessaria una maggiore flessibilità e le macchine devono reagire più rapidamente. L'industria delle costruzioni è un settore interessante in cui entrare. Un cantiere è certamente meno strutturato di una fabbrica, ma non è ancora così aperto come il mondo dei robot di servizio, ad esempio, che svolgono compiti autonomi in casa. Il potenziale del settore edile è enorme. Tuttavia, possiamo realizzare questo potenziale solo se risolviamo i difficili problemi della robotica. Questa è una sfida interessante per me come ricercatore.

Come vive la collaborazione con gli architetti?
Buchli: Quando si lavora con gli architetti, si hanno sfide e opportunità completamente diverse rispetto a quando si lavora "solo" con gli ingegneri. Imparo molto e mi confronto con una prospettiva completamente diversa. Ciò che mi ha sorpreso è l'uso pragmatico delle tecnologie e lo scopo del lavoro.

Cosa è già stato realizzato?
Kohler: Al momento siamo ancora in una fase iniziale della ricerca, anche se singole aziende hanno già compiuto passi concreti verso la fabbricazione digitale. Ci vorrà molto tempo prima che l'esperienza acquisita venga integrata in un'intera catena di produzione. Nelle costruzioni in legno e mattoni, abbiamo visto che l'implementazione richiederà sicuramente dai sei ai dieci anni. Se si considera l'industria delle costruzioni nel suo complesso, questi cambiamenti richiederanno diversi decenni. La domanda più interessante per me è: che cosa guadagneremo in termini di qualità nell'architettura e nei processi di costruzione grazie a questa tecnologia e quali vantaggi porterà alla Svizzera come piazza economica?

Halter: In pratica, oggi la fabbricazione digitale è sicuramente un nome conosciuto. In particolare, si sta già facendo molto nelle costruzioni in legno. Il fatto che queste tecnologie non siano ancora ampiamente utilizzate non è tanto una questione di possibilità. Il problema è che possiamo produrre in digitale solo se i dati sono disponibili in forma adeguata. Il nostro settore è semplicemente ancora indietro in questo campo. Non esiste un processo integrale che vada dalla progettazione alla produzione fino al funzionamento. Se gestissimo correttamente i dati durante il processo di progettazione, l'implementazione sarebbe molto più semplice in seguito. Avremmo tutti gli strumenti a nostra disposizione. Ma il nostro settore non è ancora in grado di utilizzare questi strumenti.

Perché?
Halter: In primo luogo, è perché pensiamo ancora in modo molto specifico, cioè non comprendiamo l'edificio come un sistema complessivo. In secondo luogo, interrompiamo costantemente il processo di progettazione perché trasferiamo i dati da un luogo all'altro. In terzo luogo, l'industria delle costruzioni è organizzata in modo molto commerciale, con una divisione del lavoro. Un'automobile viene prodotta da un unico stampo, cosa che non avviene per gli edifici. Costruire una casa non è più complicato che costruire un'automobile. Semplicemente siamo organizzati in modo tale da renderlo complicato. Ecco perché molte cose sono ancora molto antiquate in cantiere. Ma naturalmente questo è anche un'opportunità, soprattutto per il processo di progettazione. Per noi è importante che la fabbricazione digitale porti a miglioramenti qualitativi e, in ultima analisi, anche a vantaggi economici.

Buchli: L'intero sviluppo sarà probabilmente simile a quello della tecnologia informatica. Quando abbiamo avuto i primi computer sul tavolo, non era affatto produttivo. Ma c'erano degli early adopters che pensavano al futuro. Solo ora, dopo molti anni, i computer sono davvero produttivi per gli utenti normali. Anche nel settore delle costruzioni si assisterà a uno sviluppo simile. Tuttavia, in questo caso il problema è molto più complesso e per questo gli orizzonti temporali sono più lunghi. Non potremo guardare indietro tra due o tre anni e dire che ha funzionato o non ha funzionato.

Dove pensate di muovere i primi passi?
Buchli: Nel prossimo futuro prevarranno probabilmente le applicazioni per i trasporti, ma anche alcune applicazioni di precisione. Oggi possiamo produrre strutture con una precisione che un essere umano non può raggiungere, almeno non nei tempi e nelle condizioni in cui lavora un robot. Ma se vogliamo portare queste cose in cantiere, dobbiamo integrare sempre di più le informazioni provenienti dal cantiere nel processo di pianificazione. Finora, l'intero processo è stato diretto: prima si pianifica, poi si esegue. Ora si tratta di chiudere il cerchio.

Kohler: La questione cruciale è, ovviamente, come realizzare questa visione. Finora l'architettura si è basata molto sulla testa. L'idea era quella di sviluppare un software di progettazione sofisticato che integrasse tutto. Oggi questo funziona in larga misura anche nella progettazione. Ma quando il tutto diventa fisico, i processi rimangono generalmente convenzionali. Ora stiamo cambiando prospettiva e cerchiamo soluzioni che possano essere integrate a ritroso, cioè dall'esecuzione alla progettazione. Sono convinto che con questo approccio sarà molto più facile avviare una trasformazione sostenibile dell'industria delle costruzioni dall'interno.

Condivide questo punto di vista?
Halter: Questo approccio ha molti vantaggi. Lo sviluppo è fortemente guidato dagli architetti che partono dal prodotto finale e lavorano con componenti e materiali che possono essere realizzati solo con un processo digitale. Ad esempio, ci sono facciate che possono essere progettate e realizzate solo sulla base di dati. Sarà anche interessante vedere quale impatto avranno le stampanti 3D. ? proprio questo il punto: guardiamo alle possibilità che abbiamo nella produzione e da lì torniamo al progetto fino a quando le due estremità non si uniscono.

Kohler: Stampa 3D è una parola chiave interessante: la stampante 3D non può essere facilmente trasferita all'architettura. Tuttavia, i processi additivi sono di principio interessanti per noi. Dopo tutto, una buona architettura è il risultato di una sapiente unione di elementi per creare spazi più grandi delle macchine che li costruiscono. ? qui che entra in gioco la stampa 3D: Come possiamo trovare strategie di costruzione in architettura che si basino sulle tecnologie digitali ma che tengano conto dei requisiti e dell'economia dell'architettura? Ad esempio, non ha molto senso stampare un intero edificio. A causa della risoluzione a cui lavora la stampante, il processo di costruzione richiede tempi molto lunghi e il materiale è anche molto costoso. Tuttavia, se si utilizzano componenti più grandi, è possibile ottenere una risoluzione adeguata per l'edificio.

Può spiegarci meglio?
Kohler: Mi riferisco, ad esempio, ai sistemi digitali per i materiali: Improvvisamente, grazie alle tecnologie digitali, è possibile gestire un materiale da costruzione in modo diverso da prima. Può darsi che questo porti a un salto di qualità nello sviluppo. C'è anche l'aspetto ecologico: oggi le pareti in calcestruzzo sono progettate per resistere al caso di carico peggiore. Queste pareti sono costruite con un sistema di casseforme rettilinee. Ciò significa che circa un terzo del calcestruzzo non è necessario per scopi strutturali. Se utilizziamo sistemi che non richiedono casseforme, ciò ha conseguenze sull'uso delle risorse materiali. Se la cultura edilizia si sviluppa in questa direzione, possiamo creare valore aggiunto anche in questo settore con la fabbricazione digitale. Con i nostri progetti creiamo conoscenze che le aziende svizzere possono utilizzare a livello internazionale. Saremmo lieti se l'industria accogliesse queste idee e se dai nostri progetti nascessero collaborazioni interessanti.

Che impatto hanno questi sviluppi sulle persone coinvolte nel processo di costruzione vero e proprio?
Halter: ? sempre più difficile trovare gli specialisti necessari. Per questo motivo dobbiamo cercare di supportare i processi in cantiere con le tecnologie informatiche in modo da ridurre le competenze necessarie. Ci sono anche considerazioni economiche alla base di questo sforzo, perché i singoli lavoratori stanno diventando sempre più costosi.

Che cosa ne pensate dell'introduzione del nuovo pagina esternaMaster "MASFabbricazione digitale" l'ETH, che inizierà per la prima volta quest'anno?
Halter: Non c'è dubbio che abbiamo bisogno di un corso di studio come questo. Perché lo sviluppo di cui abbiamo parlato può avvenire solo se si parte anche dalla formazione. Abbiamo bisogno di persone in grado di gestire queste tecnologie. Stiamo costantemente introducendo innovazioni, ma ci rendiamo conto che le persone sono sopraffatte nella pratica perché si trovano di fronte a qualcosa che non conoscono. Un pianificatore non sa perché dovrebbe fare qualcosa di diverso - dopo tutto, non ottiene un compenso più alto, ma al massimo ha un rischio maggiore. Se non ha la spinta interiore per affrontare qualcosa di diverso e non è in grado di riconoscere le opportunità di cambiamento, allora non lo farà. Questo è comprensibile.