I ricercatori del Center for Information Technology and Architecture (CITA) della Royal Danish Academy of Fine Arts e del Danish Technological Institute hanno sviluppato un nuovo concetto di costruzione ibrida chiamato "Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks" (SCRIM). Il loro metodo, che sarà presentato alla prossima conferenza ROB|ARCH e delineato in un documento su Research Gate, affronta le limitazioni esistenti nella stampa 3D del calcestruzzo (3DCP) particolarmente legate alla stampa di geometrie non estruse, consente il pieno sfruttamento del controllo robotico a sei assi e mira alla produzione di componenti leggeri.

"Questa ricerca è il risultato di una collaborazione tra CITA e il Concrete Center presso DTI, " Phil Ayres e Wilson Ricardo Leal da Silva, due dei ricercatori che hanno condotto lo studio hanno detto a TechXplore. "DTI ha invitato CITA a partecipare a un seminario di brainstorming per considerare come ripensare gli approcci alla stampa 3D del calcestruzzo (3DCP) nel contesto di "Design for Disassembly". Il brief è stato immediatamente impegnativo per gli approcci 3DCP prevalenti, che tendono a stampare un 'intero':è qui che abbiamo immaginato l'idea alla base del metodo SCRIM."

Il calcestruzzo è attualmente il materiale più utilizzato nel settore edile, eppure i suoi alti livelli di consumo lo hanno anche trasformato in un contributore primario alla produzione di anidride carbonica sul pianeta. I ricercatori di tutto il mondo hanno quindi esplorato modi per migliorare la fabbricazione del calcestruzzo, riducendone gli effetti negativi sull'ambiente.

Negli ultimi decenni, la nuova tecnologia ha consentito la fabbricazione digitale, che potrebbe portare a nuove pratiche di progettazione e costruzione, uno dei quali è la stampa 3D del calcestruzzo (3DCP). Però, la maggior parte degli approcci 3DCP convenzionali impilano il materiale verticalmente, risultando in alcune restrizioni nell'orientamento della costruzione e nell'incorporazione del rinforzo.

"Gli approcci 3DCP convenzionali generalmente impilano il materiale verticalmente e presentano problemi con l'incorporazione di rinforzi e altri elementi architettonici, " Ha spiegato Leal da Silva. "In contrasto con l'approccio accatastato, il concetto SCRIM impiega reti in polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) che vengono stampate direttamente."

Nel concetto SCRIM, le maglie sono disposte in geometrie di destinazione 3D, che possono includere anche aree verticali. Il calcestruzzo viene quindi depositato selettivamente nella rete, che funge da elemento di rinforzo oltre che da cassaforma autoportante.

"Concettualmente, possiamo pensare al metodo come un rinforzo locale di una membrana tessile con cemento, piuttosto che la stampa monolitica, che sta alla base degli approcci esistenti, " ha detto Ayres.

I ricercatori hanno scoperto che oltre a ridurre le restrizioni nell'orientamento e nel rinforzo della costruzione, la loro tecnica consente processi successivi come l'aggiunta di elementi e l'abbellimento. SCRIM consente quindi una maggiore libertà nella progettazione dei target, supportare geometrie complesse e posizionare il materiale in modo selettivo per raggiungere gli obiettivi di progettazione.

"Ci sono ancora sfide da risolvere in 3DCP, ma il metodo SCRIM contribuisce a diversificare lo spettro esistente di approcci alla costruzione digitale in un campo che è molto esplorato nella comunità della ricerca. Una differenza fondamentale è che SCRIM sfrutta completamente il controllo 3D e le capacità di movimento della robotica a sei assi, " ha detto Ayres. "Dal punto di vista del design, questo apre nuove potenzialità creative per 3DCP. Dal punto di vista pratico, l'approccio SCRIM consente la stampa fuori sede e l'assemblaggio basato su componenti. Inoltre, perché il calcestruzzo viene depositato selettivamente, questo aiuta a ridurre il consumo di calcestruzzo e consente la produzione di componenti edili più leggeri."

Per sviluppare ulteriormente il loro metodo, i ricercatori stanno ora progettando di perfezionare il design della miscela di calcestruzzo e le relative proprietà per la prima infanzia. Inoltre, sperano di esplorare la possibilità di produrre reti polimeriche rinforzate con fibra di carbonio (CFRP) su misura e consentire il controllo robotico adattivo per soddisfare le dinamiche del "tempo di stampa".

"Miriamo anche a sviluppare un ambiente di progettazione integrato, collegare l'intento progettuale con la simulazione, analisi del processo produttivo e proprietà degli elementi risultanti post-produzione, " disse Ayres. "Finalmente, abbiamo in programma di cercare partner del settore per sviluppare il concetto verso la produzione di componenti per l'edilizia."

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