Materiali per la stampa 3D nel settore delle costruzioni

Questa tecnologia, che permette la creazione di strutture layer by layer con precisione millimetrica, si sta espandendo rapidamente grazie allo sviluppo di materiali innovativi adatti alla stampa su larga scala. Materiali come il calcestruzzo rinforzato, plastiche ad alta tenacità e le leghe metalliche avanzate stanno aprendo possibilità inimmaginabili fino a pochi anni fa.

Questi materiali non solo offrono vantaggi in termini di resistenza e durabilità, ma promuovono anche la sostenibilità ambientale affiancata da una riduzione di costi e dei tempi di costruzione.

Le innovazioni della stampa 3D per l’edilizia

Vari materiali sono stati sviluppati per il settore dell’edilizia, grazie a diverse collaborazioni e sinergie nate tra settori diversi, tra cui studi di progettazione all’avanguardia, produttori di macchinari per la manifattura additiva su larga scala, e storici produttori di materiali cementizi e da costruzione. Le abitazioni stampate in 3D in genere non richiedono rinforzi in acciaio all’interno delle pareti stampate: l’integrità strutturale si basa principalmente sulla miscela di calcestruzzo appositamente formulata e sul processo di stampa strato per strato, in cui l’interlayer bonding gioca un ruolo fondamentale. Tuttavia, alcuni progetti possono incorporare rinforzi aggiuntivi per caratteristiche specifiche (come in corrispondenza di aperture di porte e finestre) o per soddisfare i codici edilizi locali.

Generalmente, gli ingredienti essenziali per la miscela di calcestruzzo adatta al processo di stampa in 3D sono:

• Cemento: agisce come agente legante.
• Sabbia: fornisce massa e contribuisce alla resistenza.
• Acqua: necessaria per il processo d’idratazione.
• Additivi: che costituiscono fino a circa il 10-15% della miscela e migliorano diverse proprietà legate alla lavorabilità della stessa.

Tra questi ultimi, vi sono riduttori d’acqua ad alto raggio (HRWR), che migliorano l’estrusione e la qualità di stampa; agenti modificatori della viscosità (VMA), che migliorano la velocità di  flusso e la stabilità dimensionale; ed enhancer della resistenza precoce (SE), i quali accelerano lo sviluppo della resistenza meccanica a compressione.

L’assenza dell’uso di casseforme implica poi un ulteriore vantaggio in termini di tempistiche e manodopera: l’automazione e la digitalizzazione nelle costruzioni costituiscono una risposta potenziale al problema della carenza  di manodopera qualificata in alcune aree del mondo.

Un valido esempio di “inchiostro” cementizio è disponibile commercialmente  con il nome di Planitop 3D. Sviluppato da una collaborazione tra Mapei e Black Buffalo 3D Corporation, leader globale nelle tecnologie di costruzione tramite stampa 3D, si tratta di una malta cementizia fibrorinforzata, progettata per l’uso nella stampa tridimensionale del calcestruzzo. Si distingue per la sua capacità di essere anche codificata a livello internazionale per la costruzione di edifici, una caratteristica che lo rende, al momento, unico nel suo genere. È tra l’altro il primo materiale cementizio a soddisfare i criteri ICC-ES AC509 definiti come standard per le tecnologie di stampa 3D di pareti strutturali in calcestruzzo.

Planitop è un materiale presente all’interno del database di Material Connexion: l’archivio, sia fisico che digitale, contenente più di 10.000 materiali e processi produttivi all’avanguardia e fortemente sostenibili.

L’accesso al servizio è offerto in Italia da Materially, centro di consulenza che aiuta le imprese nella ricerca di soluzioni per l’innovazione e la sostenibilità a partire dai materiali.

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