L’ETH di Zurigo presenta un metodo di AM robotica per l’edilizia sostenibile

I ricercatori dell’ETH Zurich, il Politecnico di Zurigo, hanno introdotto una rivoluzionaria tecnica di manifattura additiva robotica ( definita “impact printing”) che mira a trasformare il settore edilizio utilizzando materiali circolari e a basse emissioni di carbonio. Questo nuovo metodo rappresenta un notevole balzo in avanti per quanto riguarda l’edilizia sostenibile.

Attualmente è possibile costruire intere case con argilla o terra di scavo, materiali economici, abbondanti e sostenibili dal punto di vista ambientale, in quanto non richiedono cemento. Tuttavia, i metodi di costruzione tradizionali che impiegano questi materiali sono lenti, richiedono un’elevata manodopera e sono piuttosto costosi. Per superare questi ostacoli, i ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno sviluppato un processo di stampa robotica veloce che non richiede l’uso di cemento. Il processo di “impact printing”, prevede che i robot da costruzione facciano fuoriuscire il materiale dall’alto, formando gradualmente un muro grazie all’unione delle parti in seguito all’impatto con additivi minimi. A differenza della stampa 3D convenzionale a cemento, non sono necessarie pause per consentire al materiale di solidificarsi. La miscela attuale per questo processo comprende materiali di scavo, limo e argilla.

Un nuovo metodo di manifattura additiva

L’impact printing introduce un nuovo modo di realizzare strutture murarie a forma libera e in scala reale utilizzando materiali circolari a basse emissioni di carbonio. Sviluppato grazie alla collaborazione interdisciplinare di ETH Zurich, il metodo mira a migliorare il rapporto costi-benefici dei materiali da costruzione sostenibili attraverso una produzione efficiente e automatizzata. A differenza della stampa 3D tradizionale, che si basa sull’estrusione layer su layer, questo metodo utilizza la deposizione ad alta velocità, proiettando i materiali fino a 10 metri al secondo, il che garantisce un forte legame senza la necessità di periodi di asciugatura. Ciò rende il processo più stabile e meno dipendente dagli additivi, a differenza della stampa 3D tradizionale basata sull’estrusione.

Uno strumento di stampa personalizzato, sviluppato sempre presso il Politecnico, può essere integrato in diverse piattaforme robotiche ad alta capacità di carico, consentendo la costruzione sia fuori sede che direttamente nei cantieri. Questo è stato utilizzato con successo in una struttura a portale ad alta capacità di carico presso il Robotic Fabrication Laboratory ed è stato montato sulla piattaforma autonoma HEAP, un escavatore a piedi progettato dal Robotic Systems Lab dell’ETH di Zurigo. La piattaforma è stata utilizzata per la costruzione di strutture fino a 3 metri di altezza e ha il potenziale per gestire terreni variabili in ambienti irregolari, rendendo possibile la costruzione di muri e infrastrutture come barriere acustiche.

Un basso impatto ambientale

Il processo di impact printing dell’ETH utilizza una miscela a basso contenuto di CO2 a base di terra, sviluppata dalla Chair of Sustainable Construction di ETH Zurich, che include materiali secondari di origine locale con un minimo di additivi minerali. Gran parte dei materiali proviene da Eberhard Unternehmungen, leader del settore nei metodi di costruzione circolare. Il processo, che si è aggiudicato la prestigiosa 3D Pioneers Challenge nel 2023, potrebbe essere adattato ad altri materiali per diverse situazioni di costruzione. Al momento, è in fase di sviluppo una società derivata di ETH volta a commercializzare questa tecnologia innovativa.

Copyright: ETH Zurich – Gramazio Kohler Research, Chair of Sustainable Construction and Robotic Systems Lab