Prvok, la casa galleggiante che si stampa in 3D solo in 22 ore

L’ impiego di tecnologie additive per l’edilizia si sta diffondendo un po’ ovunque, riscuotendo un giustificato interesse. Rispetto alle case passive tradizionali, secondo una stima della società di costruzioni ceca Stavební sporitelna Ceské sporitelny (Burinka), quelle realizzate con 3D printing permettono di risparmiare sui tempi di realizzazione e fino al 50% sui costi globali – ad esempio, richiedono la manodopera di 25 persone contro le 65 normalmente coinvolte nella costruzione di una casa di mattoni –, ma anche di ridurre del 20% le emissioni di anidride carbonica in confronto al classico appartamento cittadino. Ma non è tutto perché, una volta demolite, i materiali possono essere riutilizzati, contenendo così la quantità i rifiuti edili generata. Le case “stampate” sono pertanto in rapida crescita quantitativa. Non altrettanto, però, si può affermare in termini di innovazione progettuale: solo in pochi casi l’edilizia abitativa ha assunto l’unicità di forme e strutture che l’additive annovera tra i principali pregi.

Il team di Scoolpt durante la stampa 3D della casetta Prvok. Da sinistra, Jirí Vele e Katerina Nováková, lo scultore Michal Trpák con un collaboratore del team Scoolpt (Foto David Veis)

Abitare in un protozoo

Merita menzione l’incantevole Prvok (Protozoon), la prima costruzione galleggiante in cemento stampato in 3D nella Repubblica Ceca, nata a Ceské Budejovice, nella Boemia Meridionale. Progettata dallo scultore Michal Trpák e dagli architetti Jirí Vele e Katerina Nováková in collaborazione con diversi consulenti e collaboratori, prende forma e nome dai protozoi, organismi unicellulari che vivono prevalentemente in acqua, tra le più antiche forme di vita comparse sulla terra. Prvok è però più complessa dell’animale minimale cui si ispira. Ha una superficie di 43 metri quadrati articolati in tre stanze (bagno con WC, soggiorno con cucina, camera da letto) ed è adatta a locazioni cittadine, nel verde, sull’acqua, ancorata a un pontile. È abitabile tutto l’anno e usufruisce di sistema di recupero termico, ricircolo dell’acqua utilizzata per la doccia, gestione domotica in remoto, tetto erboso, serbatoio per la riserva di acqua potabile, di servizio e di scarico. Il progetto, realizzato dal laboratorio d’arte e scienza Scoolpt creato dallo stesso Michal Trpak, è sponsorizzato da Burinka, società che fa capo alla banca Ceská sporitelna (la più importante del paese per numero di crediti) e patrocinato da Karel Havlícek, Ministro del commercio e dell’industria della Repubblica Ceca.

Prvok ha una superficie di 43 metri quadrati articolati in tre stanze (soggiorno con cucina, camera da letto, bagno con WC) ed è adatta a locazioni cittadine, nel verde, sull’acqua, ancorata a un pontile (Foto Burinka)

Pronta in un mese

«Circa tre anni fa, mentre progettavo un laboratorio odontotecnico di forma organica, ho cominciato a pensare di utilizzare la stampa 3D per costruire una casa» racconta Michal Trpák. «L’idea mi è rimasta in mente fino all’anno scorso, per concretizzarsi nell’ambito della mostra Art in the city a Ceské Budejovice: al termine di un simposio sul tema, insieme a Jirí Vele e Katerina Nováková, ho elaborato un volume biomorfo, con una facciata scultorea, linee curve e finestre. L’abbiamo immaginata come una casa di vacanza, in campagna, vicino all’acqua. I tre spazi di cui è composta sono separabili per agevolarne il trasporto e facilitare la costruzione».

La lavorazione in 3D printing è stata eseguita con un braccio robotico di ABB Robotics guidato da un percorso programmato ad hoc da Jirí Vele (Foto David Veis)

Il processo è affidato a un braccio robotico di ABB Robotics, che deposita il materiale nel punto prescelto con una velocità di 15 centimetri al secondo. Jirí Vele ha curato la programmazione del percorso di stampa 3D del cemento, in questo caso una miscela arricchita con nano fibre di polipropilene che migliorano la plasticità, permettono di realizzare forme organiche accurate e accelerano la deposizione del materiale, messo a punto da Scoolpt in collaborazione con Master Builders Solutions (Gruppo Basf). La formulazione solidifica in 24 ore fino alla durezza standard delle fondamenta di una casa monofamiliare (in media di 25 MPa) e completa l’essiccazione in 28 giorni, acquistando la resistenza richiesta nella costruzione di un ponte (65 MPa).

Prvok è stata realizzata in 22 ore impiegando 17 tonnellate di miscela cementizia (Foto Katerina Nováková)

Concepita per durare cent’anni, Prvok è stata realizzata in 22 ore – incluse le pareti interne – impiegando 17 tonnellate di miscela cementizia «Il tempo richiesto dal processo di solidificazione completa è stato impiegato per preparare tetto erboso, pavimenti, partizioni interne, porte e finestre…» spiega Trpák. Completata il 29 giugno 2020, la casa è stata trasportata a Praga, presso Strelecký Ostrov, l’Isola dei Tiratori, nel fiume Vltava e nel cuore della città, e aperta al pubblico il 18 agosto 2020, dopo aver superato con successo una serie di collaudi cruciali, incluso il test di pressione statica che ha misurato la resistenza del muro portante interno sottoposto a un carico di 50 tonnellate, superiore al peso della neve che può accumularsi durante una valanga.

Vivere sostenibile

Lo scorso giugno l’istituto di credito Burinka ha condotto una ricerca tra i propri clienti, chiedendo quali fattori considerassero determinanti per l’acquisto di una nuova casa o per la ristrutturazione di un edificio preesistente. Quasi 9.000 risposte affermano che la sostenibilità è un tema cruciale: il 48% degli intervistati vede nelle tecnologie ecocompatibili uno strumento per ridurre i costi di gestione, ad esempio nell’impiego di pompe di calore geotermiche o di pannelli solari per il riscaldamento dell’acqua. «Oltre la metà dei nostri clienti non trova difficile immaginare di vivere in una casa stampata in 3D, sia fatta di volumi squadrati o circolari» osserva Libor Vosický, presidente del consiglio di amministrazione di Burinka. La banca sostiene la riqualificazione edilizia ispirata da strategie sostenibili e si è dichiarata disponibile a concedere prestiti per supportare progetti innovativi. «Nel nostro paese il numero degli operai edili specializzati è diminuito del 10% nell’arco di dieci anni, a fronte di una crescita del 45% di contratti per la costruzione di edifici. La stampa 3D può innescare un processo di automazione in questo settore a livello europeo, reintroducendo anche il tema di una casa su misura» continua Libor Vosický. «Esperimenti come Prvok sono suggestivi e molto promettenti in questo senso, ma per trasformare l’approccio additivo in una prassi costruttiva consueta abbiamo bisogno della collaborazione di università, produttori di materiali e di robot, ma anche di ulteriori investimenti in ricerca e sviluppo al fine di standardizzare la tecnologia e ottenere le autorizzazioni per edificare a norma di legge». Affinché la tecnologia di stampa 3D decolli nel settore edile «Sarà necessario sviluppare miscele cementizie che includano una quota importante di materiale riciclato per abbattere i costi e ridurre il consumo di materie prime, ma anche mettere a punto un sistema di pompaggio idoneo per materiali con granulometria maggiore e di un ugello di estrusione con diametro superiore per incrementare la velocità del flusso» precisa Libor Vosický. «Senza dimenticare la possibilità di estendere l’utilizzo di robot allo scavo delle fondazioni e alla stampa 3D delle lastre per l’isolamento».
«Il passo fondamentale, però, sarà l’attività di promozione verso ricercatori, architetti, costruttori, Governo e altre autorità» sostiene Jirí Vele, ricercatore presso l’Università Tecnica Ceca di Praga che ha collaborato alla realizzazione di Prvok.

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