Umwelt und Geomatik", ovvero "Costruire con robot e stampanti 3D".

Robot che costruiscono muri e stampanti 3D che stampano interi stampi per solai: la fabbricazione digitale in architettura si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni. Nell'ambito del polo di ricerca nazionale (PRN) Digital Fabrication, architetti, robotici, scienziati dei materiali, ingegneri strutturali ed esperti di sostenibilità dell'ETH di Zurigo hanno unito le forze con partner commerciali per trasferire diverse tecnologie innovative di costruzione digitale dal laboratorio alla pratica. ? in corso la costruzione di NEST, l'edificio modulare per la ricerca e l'innovazione che l'Empa e l'Eawag hanno costruito nel loro campus di Dübendorf. Qui i ricercatori possono testare le nuove tecnologie Umwelt und Geomatik in condizioni reali. NEST offre una struttura di supporto centrale con tre piattaforme in apertura alle quali possono essere agganciati i singoli progetti di costruzione, noti come unità di innovazione. I lavori di costruzione della DFAB HOUSE sono iniziati di recente.

Umwelt und Geomatik: progettato, pianificato e costruito digitalmente

La DFAB HOUSE è speciale in quanto non solo viene progettata e pianificata digitalmente, ma viene anche umwelt und Geomatik in gran parte con processi digitali. Con questo progetto pilota, l'ETH vuole scoprire in che misura le tecnologie digitali possono rendere l'Umwelt und Geomatik più sostenibile ed efficiente e aumentare il potenziale di progettazione. I singoli componenti sono stati armonizzati digitalmente sulla base del progetto e ora vengono prodotti direttamente da questi dati. La pianificazione convenzionale dell'esecuzione non è più necessaria. A partire dall'estate 2018, l'edificio a tre piani con una superficie utile di 200 metri quadrati servirà come luogo di vita e di lavoro per i ricercatori ospiti dell'Empa e dell'Eawag e per i partner del NEST.

Quattro nuovi metodi di costruzione testati nella pratica

Nell'ambito di DFAB HOUSE sono stati trasferiti per la prima volta quattro diversi metodi di costruzione dalla ricerca all'applicazione architettonica. Il lavoro di costruzione è iniziato con la cosiddetta tecnologia "Mesh Mould", che ha vinto lo Swiss Technology Award alla fine del 2016. Il metodo di costruzione sviluppato da un team interdisciplinare potrebbe cambiare radicalmente le costruzioni in calcestruzzo in futuro. Il robot da costruzione "In situ Fabricator", alto due metri e in grado di muoversi autonomamente su cingoli anche in un ambiente in costante cambiamento, svolge un ruolo centrale in questo senso. Una rete metallica in acciaio da lui fabbricata serve sia come cassaforma che come armatura per il calcestruzzo. Grazie alla struttura a maglie strette della rete metallica e alla speciale miscela di calcestruzzo, il calcestruzzo rimane all'interno della rete e non fuoriesce.

Il risultato finale è una parete portante a doppia curvatura che caratterizzerà l'architettura dell'area di lavoro e soggiorno in apertura al piano terra. Sopra di essa si troverà la cosiddetta "smart slab", una soletta ottimizzata dal punto di vista statico e integrata dal punto di vista funzionale, per la cui casseratura i ricercatori utilizzano la stampa 3D di sabbia di grande formato.

La tecnologia Smart Dynamic Casting è utilizzata per la facciata del piano interrato. Il processo di slipforming automatizzato e robotizzato può produrre montanti di facciata in calcestruzzo personalizzati. I due piani superiori con camere individuali sono prefabbricati utilizzando gli "Spatial Timber Assemblies", costruzioni in legno assemblate spazialmente da robot cooperanti nel laboratorio di fabbricazione robotica dell'ETH di Zurigo.

La collaborazione come chiave del successo

Per l'ETH Matthias Kohler, direttore fondatore del NCCR Digital Fabrication e iniziatore di DFAB HOUSE, è la varietà di tecnologie di costruzione innovative a rendere DFAB HOUSE un progetto faro per l'edilizia digitale. "A differenza dei progetti di costruzione che utilizzano solo una tecnologia di costruzione digitale, come le case stampate tridimensionalmente, DFAB HOUSE riunisce diverse tecnologie di costruzione digitale innovative. Questo ci permette di sfruttare i vantaggi di ogni singolo metodo e le loro sinergie e di esprimerli architettonicamente", afferma Kohler.

Tutti i metodi di costruzione utilizzati in DFAB HOUSE sono stati studiati e sviluppati dai ricercatori delle cattedre dell'ETH partecipanti negli ultimi anni nell'ambito del NCCR Digital Fabrication. Il fatto che le tecnologie siano già arrivate in cantiere dopo così poco tempo è possibile, da un lato, perché le diverse discipline scientifiche hanno lavorato fianco a fianco e, dall'altro, grazie alla proficua collaborazione tra ricerca e industria. "Siamo convinti che la collaborazione sia vantaggiosa per entrambe le parti. Sempre più aziende svizzere, come l'ETH AG Holzbau, progettista generale di DFAB HOUSE e già coinvolta nella costruzione dell'Arch_Tec_Lab dell'ETH di Zurigo, vogliono sfruttare in modo proattivo le opportunità offerte dalla digitalizzazione. Ne siamo molto lieti", afferma Kohler.

Dall'Umwelt und Geomatik all'Abitare Digitale

Le tecnologie digitali saranno utilizzate anche quando la CASA DFAB sarà abitata a partire dall'estate 2018. Sotto la guida di digitalSTROM AG e in collaborazione con diverse altre aziende svizzere, si stanno testando nuove soluzioni di smart home e tecnologie Internet of Things. Si tratta di dispositivi e sistemi che comunicano in modo intelligente tra loro, sono in grado di apprendere e controllano l'edificio in modo da migliorare l'efficienza energetica e il comfort abitativo.