La prima casa fatta in cemento su più livelli con la stampante 3d: un esempio realizzato negli Stati Uniti

Casa in calcestruzzo: la prima realizzata con la stampante 3d in America

Un team di appaltatori innovativi e un architetto hanno progettato e realizzato la prima casa a più piani fatta in cemento grazie all'uso della stampante 3D.

Un lotto era rimasto in disuso all'interno di un quartiere di Houston, in Texas. Dopo anni di piani, autorizzazioni e assemblee con la città e la comunità, questo lotto è stato riutilizzato verso la fine dell'estate 2022.

A breve inizierà il cantiere per la costruzione di una nuova casa in cemento, una casa unica rispetto ai canoni delle strutture in calcestruzzo. 

La realizzazione e i protagonisti

In collaborazione con altri tecnici e operatori del settore edile, lo studio di progettazione HANNAH, PERI 3D Construction e la società di ingegneria edile CIVE, hanno collaborato per stampare una casa unifamiliare a due piani che integra un design architettonico personalizzato e un sistema strutturale resiliente.

 Il progetto mette in mostra le possibilità della tecnologia di stampa 3D, la personalizzazione di massa e le soluzioni di design che integrano i sistemi costruttivi convenzionali. Utilizzando un metodo di costruzione ibrido, la struttura combina la stampa 3D con l'intelaiatura in legno.

Il procedimento per la progettazione e la costruzione dell'edificio è applicabile ad abitazioni plurifamiliari e immobili a uso misto. Utilizzando la stampante gantry COBOD BOD2, il progetto sfrutta la modularità della stampante per il suo layout di progettazione.

Questo non è il primo progetto per il COBOD BOD2. È una tecnologia impiegata in tutto il mondo per la stampa di numerosi edifici come scuole e piccole case. L'azienda descrive la stampante come una "struttura reticolare modulare".

L'attrezzatura utilizzata per la casa realizzata a Houston era più o meno sui 9 metri per 14 metri e  con un'altezza di 9 metri. Per la costruzione di questa tipologia di struttura servono 3 o 4 operatori durante la stampa:

• un operatore di stampa,
• un operatore di materiali,
• un aiutante dell'operatore dei materiali,
• un aiuto pratico.

Il progetto è il risultato di uno sforzo di collaborazione di due anni tra ricercatori di design all'avanguardia e partner del settore. Il progetto è guidato da designer di architettura e professori assistenti presso il College of Architecture, Art, and Planning della Cornell University Leslie Lok e Sasa Zivkovic, presidenti di HANNAH; insieme a PERI 3D Construction, un fornitore leader a livello internazionale per la stampa 3D di costruzioni, e CIVE, uno dei principali appaltatori di ingegneria e progettazione/costruzione a Houston.

Lok e Zivkovic spiegano che il loro approccio costruttivo ibrido unisce le innovazioni nella stampa 3D in calcestruzzo con le tradizionali tecniche di intelaiatura in legno, creando un sistema costruttivo strutturalmente efficiente, facilmente replicabile e materialmente responsabile.

“Il progetto evidenzia anche l'entusiasmante potenziale progettuale dei componenti architettonici personalizzati in massa per soddisfare le esigenze dei proprietari di case e semplificare l'integrazione del sistema di costruzione. Questi sforzi di progettazione mirano ad aumentare l'impatto, l'applicabilità, la sostenibilità e l'efficienza dei costi della stampa 3D per i futuri edifici residenziali e plurifamiliari negli Stati Uniti. Collettivamente, il team ha una vasta esperienza nella stampa 3D. L'innovativo studio di progettazione architettonica di HANNAH è noto per le sue soluzioni di design all'avanguardia, come il progetto Ashen Cabin nello stato di New York. The Ashen Cabin è un edificio sostenibile che fa avanzare l'uso della stampa 3D in calcestruzzo e costruzioni robotizzate in legno. Durante questa esperienza, hanno iniziato a chiamare lo stile delle stampanti 3D per cemento come "brutalismo robotico".

Il know-how nella progettazione e nella costruzione degli edifici stampati

PERI 3D Construction ha una vasta esperienza nel promuovere l'implementazione della stampa 3D nella costruzione di edifici. Utilizzando le stampanti COBOD BOD2, PERI ha completato sei progetti in Europa e negli Stati Uniti, tra cui la prima casa stampata in 3D in Germania e il più grande condominio stampato in 3D in Europa.

CIVE combina competenze di ingegneria strutturale con una ricca esperienza di costruzione per creare un flusso di lavoro coordinato.

Secondo Fabian Meyre-Broetz, CEO di PERI 3D Construction, la casa di Houston segna il settimo e più grande progetto (all'epoca) per il team. Aggiungendo: “Siamo incredibilmente orgogliosi non solo di mostrare le possibilità della stampante da costruzione 3D BOD2, ma anche il nostro vasto know-how nella pianificazione, ingegneria e stampa di questo progetto. Siamo convinti che stabilirà nuovi standard dal punto di vista del design e dell'esecuzione della stampa e sottolinea il nostro ruolo di precursore di questa nuova tecnica di costruzione."

Il progetto ha inoltre sviluppato soluzioni dettagliate con i principali partner del settore edile, dai materiali da costruzione ai sistemi HVAC. Il team progettuale ha calibrato i parametri di stampa con la nuova generazione di calcestruzzo stampabile di Quikrete. In collaborazione con Huntsman Building Solutions e il loro team di ricerca R&S, l'edificio integra un sistema di isolamento in schiuma a celle chiuse. La costruzione ibrida utilizza i sistemi di ancoraggio di Simpson Strong-Tie sia per gli elementi stampati in 3D che per le connessioni in legno.

"Avere l'opportunità di essere gli ingegneri e l'appaltatore per la prima struttura stampata in 3D a più piani negli Stati Uniti è stato un onore", afferma Hachem Domloj, presidente di CIVE. “Possiamo vedere come questa tecnologia e l'approccio del nostro team stiano fornendo  gli strumenti per sviluppi commerciali più ampi. Stiamo cambiando il modo in cui il nostro paese costruisce e aprendo la strada ad alloggi più convenienti, maggiore integrità strutturale e capacità di costruzione più rapide. Le possibilità della stampa 3D sono infinite!”