Con la semplice pressione di un pulsante, I ricercatori dell'ETH hanno lavorato a maglia un tessuto che funge da elemento di modellatura primario per gusci di cemento curvi. Ora hanno utilizzato la nuova tecnologia per creare una struttura in cemento da cinque tonnellate per una mostra a Città del Messico.

Il cuore del guscio di cemento curvo alto quattro metri è lavorato a maglia. La cassaforma della struttura è un tessuto sostenuto da una rete di cavi d'acciaio. Il prototipo KnitCandela segna la prima applicazione che questa tecnologia viene utilizzata su scala architettonica. La struttura è un omaggio all'architetto ispano-messicano Felix Candela (1910–1997) e una collaborazione con Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHCODE), e Architettura estrapolata (R-Ex).

Una cassaforma da 55 chilogrammi per 5 tonnellate di calcestruzzo

La tecnologia è stata sviluppata presso l'ETH di Zurigo. Seguendo un modello generato digitalmente, una macchina per maglieria industriale ha prodotto la cassaforma per la struttura a guscio:in 36 ore, ha lavorato a maglia un completamente sagomato, tessuto 3-D a doppio strato composto da quattro lunghe strisce. Lo strato inferiore forma il soffitto a vista:una superficie progettata con un motivo colorato. Lo strato superiore contiene manicotti per i cavi del sistema di casseforme e tasche per semplici palloncini, quale, dopo che l'intera struttura è stata rivestita in cemento, diventano intercapedini che aiutano a risparmiare sui materiali e sul peso. La produzione di una cassaforma per una struttura così geometricamente complessa utilizzando metodi convenzionali costerebbe sostanzialmente di più sia in termini di tempo che di materiale.

Nel cortile interno del museo, la cassaforma a maglia è stata tesa tra un telaio di confine provvisorio e spruzzata con una miscela di cemento appositamente formulata. Questo strato iniziale era spesso solo pochi millimetri, ma sufficiente per creare uno stampo rigido; una volta indurito, è stato applicato il calcestruzzo fibrorinforzato convenzionale.

Il tessuto a maglia è stato portato a Città del Messico all'interno di due valigie, come un normale bagaglio registrato. La maglia pesa solo 25 chilogrammi e la rete del cavo circa 30. Tesa tra il telaio perimetrale, hanno sostenuto oltre 5 tonnellate di curve di cemento.

Il lavoro a maglia è la nuova stampa 3D

La tecnologia alla base di KnitCandela è stata sviluppata da Mariana Popescu e Lex Reiter come parte del progetto di ricerca del Centro nazionale di competenza nella ricerca (NCCR) della Svizzera nella fabbricazione digitale. Mariana Popescu è una studentessa di dottorato con Philippe Block, Professore di Architettura e Struttura all'ETH di Zurigo, mentre il dottorando Lex Reiter studia con Robert Flatt, Professore di Chimica Fisica dei Materiali da Costruzione.

La ricerca di Popescu mostra che l'utilizzo di tessuti a maglia nelle applicazioni architettoniche riduce il materiale, lavoro e spreco, e semplifica il processo di costruzione di forme complesse. Matthias Rippmann, project manager per KnitCandela e ricercatore senior nel Block Research Group, afferma:"Ci sono volute solo cinque settimane dal lavoro iniziale fino al completamento, molto meno tempo che se stessimo utilizzando la tecnologia convenzionale".

KnitCandela rappresenta anche un'evoluzione del sistema di formatura flessibile sviluppato per il tetto HiLo:una doppia curvatura, struttura in calcestruzzo a guscio sottile che il Block Research Group ha sviluppato per la ricerca e l'innovazione dell'Empa costruendo NEST nel 2017. Per KnitCandela, i ricercatori dell'ETH hanno prodotto il guscio lavorato a maglia in una volta sola, mentre il guscio di HiLo era costituito da una rete di cavi d'acciaio e da un tessuto cucito.

Popescu afferma:"Lavorare a maglia offre un vantaggio chiave che non abbiamo più bisogno di creare forme 3D assemblando varie parti. Con il giusto motivo a maglia, siamo in grado di produrre una cassaforma flessibile per qualsiasi tipo di struttura a guscio, tasche e canali semplicemente premendo un pulsante." Per il settore edile, La stampa 3D è un argomento importante. Philippe Block dice che, in una certa misura, il metodo pionieristico del suo gruppo è una nuova forma di stampa 3D, "solo che non richiede un tipo di macchina completamente nuovo. Una macchina per maglieria convenzionale andrà benissimo."