Politecnico di Milano e Leister per l’uso della stampa 3D in architettura

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Utilizzare la stampa 3D per produrre elementi architettonici di notevoli dimensioni. Questa è stata l’idea alla base del progetto nato dalla sinergia tra la multinazionale svizzera Leister e il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano. Tali elementi architettonici dovevano essere prodotti con un processo di stampa 3D utilizzando l’estrusore Leister Weldplast 600-i.

L’estrusore Weldplast 600-i di Leister

La parte scientifica del progetto è stata gestita da Francesco Braghin, docente del Dipartimento di Meccanica, e coordinata da Pierpaolo Ruttico del Dipartimento ABC (Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito). Il cantiere ha trovato spazio nel laboratorio IndexLab del Centro Territoriale di Lecco, sotto la direzione operativa di Carlo Beltracchi e con il supporto di Gabriele Viscardi e del progettista computazionale Khalid Alabdula.   
Il fulcro della ricerca è stato lo sviluppo di tecniche per l’integrazione dell’estrusore Weldplast 600-i in un robot antropomorfo di Fanuc, al fine di produrre elementi in plastica di dimensioni eccezionali tramite la stampa 3D. Tali elementi sono stati progettati come blocchi indipendenti e facili da assemblare, per un sistema architettonico modulare.

Abbinamento dei componenti e controllo con PLC

Stampa 3D nel laboratorio IndexLab, grazie all’integrazione di Weldplast 600-i in un robot antropomorfo di Fanuc

Il computer di controllo, l’alimentazione e i collegamenti di Weldplast sono stati installati direttamente sul “polso” del robot per creare un sistema plug-and-play compatto, funzionale e facile da usare. Questa disposizione consente la massima flessibilità del robot su diversi assi. Inoltre, riduce notevolmente il rischio di aggrovigliamento dei cavi e di possibili interferenze dovute alla distanza tra i componenti.

Il sistema è gestito da un controllore logico programmabile (PLC). Ciò assicura un monitoraggio preciso del processo d’estrusione e si attiva quando viene raggiunta la temperatura critica per l’estrusione del materiale selezionato. Weldplast 600-i ha dimostrato il suo valore grazie a una velocità di stampa di 50-75 mm al secondo, consentendo di estrudere fino a 3 kg/ora di materiale. Quest’ultimo veniva introdotto nell’estrusore in filamenti da 4 mm di diametro, avvolti in bobine da 2,5 kg.

Forme libere, sia fluide che spezzate

Alcuni degli elementi architettonici stampati in 3D

Uno dei risultati più sorprendenti di questo progetto è stata la creazione di elementi dalle forme libere, sia fluide che spezzate. La capacità di creare strutture con sporgenze rilevanti è un progresso significativo, ottenuto grazie a una specifica strategia di taglio messa a punto da Carlo Beltracchi e Khalid Alabdula. Questa ha permesso di superare i limiti tradizionali della stampa 3D, aumentando la gamma di forme possibili e spostando i confini dell’innovazione nella produzione additiva.

Il polipropilene utilizzato, rinforzato con fibre di vetro e completamente riciclabile, è stato sviluppato e fornito dall’azienda olandese LyondellBasell.

L’opera di Luigi Vanvitelli in 3D

Riproduzione dell’opera di Luigi Vanvitelli “Virtù Principesche”

L’opera “Virtù Principesche” di Luigi Vanvitelli (architetto italiano, nato il 12 maggio 1700 a Napoli e morto il primo marzo 1773 a Caserta) è stata riprodotta proprio con l’innovativo processo di stampa 3D descritto in questo articolo. A tal fine, il Dipartimento di Meccanica del Politecnico ha collaborato con lo studio d’arte Cracking Art di Milano.

Il braccio robotico Fanuc, con sei articolazioni meccaniche, ha utilizzato l’estrusore Weldplast 600-i per depositare il materiale polimerico strato per strato. Un algoritmo ha convertito i modelli 3D in comandi di movimento. Questo processo di produzione additiva è ripetibile, ma ogni pezzo è unico e combina arte e tecnologia avanzata.

Architettura discreta

Presso il laboratorio IndexLab, il progettista computazionale Khalid Alabdula si occupa di “architettura discreta”: la sua ricerca si concentra su componenti stampati in 3D per configurare strutture architettoniche. Questo approccio innovativo utilizza polipropilene rinforzato con fibre di vetro e offre nuove possibilità nel campo della progettazione architettonica. Secondo Carlo Beltracchi, il lavoro di Alabdula potrebbe dare un contributo importante per collegare il mondo digitale alla vita reale attraverso il concetto di metaverso. L’uso di architetture discrete stampate in 3D, modulari e flessibili, consente infatti di aprire infinite possibilità per un’architettura in cui la robotica funge da collegamento tra il mondo digitale e quello reale.


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