Guscio d’uovo: cassaforma tridimensionale stampata ultrasottile per strutture in calcestruzzo dall’ETH Zurigo

ETH Zurich innova la stampa 3D per l’edilizia con casseforme stampate in 3D e albero del futuro

Una vasta gamma di affascinanti progetti continua a emergere dalla principale università, l’ ETH di Zurigo , una fonte di prolifica ricerca scientifica ed esplorazione di tecnologie come la stampa 3D e 4D . Gli scienziati hanno offerto un focus continuo e approfondito sull’architettura, la costruzione e l’uso progressivo di materiali come cemento e persino sabbia e metallo . Le incursioni dell’ETH di Zurigo nella progettazione complessa e nelle tecniche di costruzione digitale sono state ben note, insieme a un recente progetto che delinea lo sviluppo di un metodo a guscio d’ uovo utilizzato per la stampa 3D di strutture ultrasottili.

Ora, recenti notizie mettono in evidenza il “semina” del padiglione del Future Tree, servendo come ulteriore risultato dello studio e del documento pubblicato, ” Guscio d’uovo: cassaforma tridimensionale stampata ultrasottile per strutture in calcestruzzo “. Questo grazioso pezzo di architettura, alto quasi un metro e ottanta, unisce tutti i punti di forza del precedente lavoro dell’ETH di Zurigo, dimostrando la loro conoscenza del design e dei materiali con la robotica e la stampa 3D. Completato dalla ricerca di gramazio kohler in connessione con l’università, l’albero si affaccia sul cortile di una società di consulenza svizzera AEC, Basler & Hofmann .

Il team di progettazione di Basler e Hofmann ha collaborato al progetto pilota, descrivendolo come il progetto pilota per la pianificazione parametrica :

“Il gambo dell’albero del futuro è una colonna di cemento armato, realizzata con una cassaforma ultrasottile, stampata in 3D da un robot e riempita con un calcestruzzo a indurimento rapido sviluppato su misura”, ha affermato il team di progettazione. “Questo nuovo processo di fabbricazione, noto come” guscio d’uovo “, consente la fabbricazione di strutture in calcestruzzo non standard, strutturalmente ottimizzate, pur essendo in grado di integrare armature standard e ridurre al minimo gli scarti della cassaforma. Il processo a guscio d’uovo si avvale della stampa 3D di modellazione a deposizione fusa (FDM) per ottenere un ampio spazio di progettazione e fabbricazione.

La formidabile cassaforma è stata stampata in 3D in un unico pezzo tramite una stampante di grandi dimensioni dotata di un braccio robotico a sei assi con un volume di costruzione di 1,2 × 1,2 × 3,6 m. L’estrusione avveniva attraverso l’estremità del braccio, usando un ugello da 1,5 mm e un filamento standard. Problemi come il restringimento hanno presentato sfide ai progettisti, che hanno risolto il problema utilizzando un micro-pattern a forma di diamante sulla cassaforma, diminuendo lo stress e fornendo una migliore rigidità nel materiale. Uno dei maggiori vantaggi della stampa a guscio d’uovo è la possibilità di utilizzare casseforme sottili fino a 1,5 mm con il metodo di colata dinamica intelligente (SDC) creato da ETH Zurigo.

” In questo modo la pressione sulla cassaforma è ridotta al minimo e una cassaforma da 8 kg potrebbe essere utilizzata per fabbricare una colonna di 800 kg”, ha affermato il team di progettazione.

Coprendo 1.152 piedi quadrati, o oltre 107 metri quadrati, il baldacchino è composto da 380 elementi in legno acetilato uniti con viti. Attaccato all’edificio su due lati, si trova sulla colonna di cemento.

“Qui, motivato dal comportamento strutturale del telaio, il motivo a nido d’ape si trasforma gradualmente tra un esagonale e un triangolare al fine di raggiungere livelli variabili di rigidità flessionale in diverse aree del telaio”, hanno affermato i designer.

“La configurazione sempre più triangolare nell’angolo a sbalzo rende quest’area più rigida e minimizza localmente le deformazioni strutturali.”

Questo design complesso è il risultato di un complesso modello computazionale che ha portato i progettisti alla geometria finale, nonché alla valutazione, dell’albero. La struttura è stata descritta con un algoritmo, che consente la programmazione che ha garantito stabilità – e fattibilità – nell’architettura. Scopri di più sulla ricerca sulla stampa di gusci d’uovo qui .

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