La cassaforma in maglia 3D fa risparmiare materiale edile e tempo
Un tessuto lavorato a maglia con la semplice pressione di un pulsante serve ai ricercatori dell'ETH come elemento di stampaggio per gusci di calcestruzzo curvi. Hanno utilizzato la nuova tecnologia per creare una struttura in calcestruzzo di cinque tonnellate per una mostra a Città del Messico.
Il cuore della struttura in calcestruzzo curvo, alta quattro metri, è lavorato a maglia. L'unica cassaforma della struttura è un tessuto teso con cavi d'acciaio. Il prototipo, chiamato KnitCandela, è la prima volta che questa tecnologia viene utilizzata su scala architettonica. L'edificio rende omaggio all'architetto spagnolo-messicano Felix Candela (1910-1997) ed è un progetto congiunto di Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHACODE) e Architecture Extrapolated (R-Ex).
55 chilogrammi di casseforme per cinque tonnellate di calcestruzzo
La tecnologia è stata sviluppata presso l'ETH di Zurigo. Una macchina per maglieria industriale ha prodotto la cassaforma da un modello di maglia generato digitalmente: in quattro pannelli, ha lavorato a maglia un tessuto 3D completamente formato con due strati in 36 ore. Lo strato inferiore forma il soffitto visibile, una superficie disegnata con un motivo a maglia colorato. Lo strato superiore contiene i tunnel per i cavi del sistema di casseforme e le tasche per i palloni convenzionali, che diventano cavità dopo il getto del calcestruzzo. In questo modo la costruzione è leggera e si risparmia materiale. Produrre casseforme per forme così complesse in modo tradizionale richiederebbe molto più tempo e materiale.
MagliaCandela
Nel cortile interno del museo, la cassaforma a maglia è stata tesa in un telaio temporaneo e su di essa è stata spruzzata una miscela di cemento appositamente sviluppata. Questo primo strato è sottile solo pochi millimetri, ma sufficiente a creare una forma rigida. Successivamente è stato applicato il calcestruzzo convenzionale fibrorinforzato.
I pannelli di tessuto a maglia finiti sono stati trasportati a Città del Messico in due borse da viaggio, come un normale bagaglio da stiva. Il tessuto a maglia pesa solo 25 kg, i cavi d'acciaio circa 30 kg. Bloccati nel telaio di legno, sostengono più di cinque tonnellate di cemento.
Il lavoro a maglia è la nuova stampa 3D
La tecnologia è stata sviluppata da Mariana Popescu e Lex Reiter nell'ambito del progetto di ricerca NCCR Fabbricazione digitale sviluppato. Popescu è dottorando di Philippe Block, professore di architettura e strutture all'ETH di Zurigo, Reiter è dottorando di Robert Flatt, professore di chimica fisica dei materiali da costruzione.
La ricerca di Popescu dimostra che i tessuti a maglia per applicazioni architettoniche possono far risparmiare tempo e manodopera e semplificare il processo di costruzione di forme complesse. Matthias Rippmann, responsabile del progetto KnitCandela e ricercatore senior del Block Research Group, afferma: "Ci sono volute solo cinque settimane dal lavoro iniziale al completamento: un tempo significativamente inferiore a quello che avremmo impiegato con la tecnologia convenzionale".
KnitCandela è anche un'ulteriore evoluzione del sistema di stampi per la Tetto HiLo - il tetto curvo in calcestruzzo ultraleggero che il Block Research Group ha sviluppato per l'edificio di ricerca e innovazione NEST nel 2017.
Per KnitCandela, i ricercatori dell'ETH hanno prodotto la cassaforma a maglia in un'unica fase, mentre per HiLo la cassaforma è stata realizzata con una rete di cavi d'acciaio e un telone cucito e incollato. Mariana Popescu afferma: "La lavorazione a maglia offre il vantaggio che gli stampi 3D non devono essere assemblati da più parti. Con il giusto modello di maglia, possiamo produrre tutte le curve, le tasche e i canali con la semplice pressione di un pulsante". La stampa 3D è un tema importante per l'industria delle costruzioni. Philippe Block afferma che il nuovo metodo è, in un certo senso, una nuova forma di stampa 3D, "ma non abbiamo bisogno di un nuovo tipo di macchina. ? sufficiente una macchina per maglieria convenzionale".