Gaia è il primo studio di casa stampata in 3d con materiali naturali provenienti dal territorio circostante. L’impegno è stato rivolto allo sviluppo di strumenti per la fabbricazione additiva a scala architettonica e l’inaugurazione di Gaia rappresenta un importante traguardo, anche nei settori di stampa 3d, design e scienza dei materiali.
Può essere considerata un nuovo modello architettonico ecosostenibile con particolare attenzione all’impiego di materiali naturali di scarto, provenienti dalla filiera produttiva del riso e orientati alla realizzazione di murature particolarmente efficienti dal punto di vista bioclimatico e di salubrità degli ambienti.
La forma nasce dalla volontà di ottenere la maggior superficie coperta possibile con una unica unità stampante.
MATERIALI NATURALI E ASPETTI BIOCLIMATICI
Gaia è stata costruita con una evoluzione delle tradizionali tecniche di costruzione in terra cruda. Grande importanza è data alla fondazione, fondamentale per evitare pericolose infiltrazioni di acqua dal suolo e per evitare rotture dovute a cedimenti differenziali del terreno. La fondazione è composta da parti stampate in malta cementizia e getti di calcestruzzo armato che servono anche per l’incastro della struttura. La muratura in terra cruda poggia quindi su una soletta in calcestruzzo e contiene al suo interno: il sistema di impianti, il sistema di isolamento termico ed il sistema di ventilazione esterna della parete. Il tetto in legno lamellare è sorretto da una struttura a pilastri anch’essi in legno lamellare, incastrati nella fondazione, questo garantisce la fruibilità degli spazi in totale sicurezza.
Gaia è un modulo altamente performante sia dal punto di vista energetico che della salubrità indoor, con un impatto ambientale quasi nullo. Stampata in poche settimane non necessita né di riscaldamento né di un impianto di condizionamento, in quanto mantiene al suo interno una temperatura mite e confortevole sia d’inverno che d’estate.
Per la realizzazione di Gaia è stata sviluppata una mescola composta per il 25% da terreno prelevato in sito (30% argilla, 40% limo e 30% sabbia), per il 40% da paglia di riso trinciata, per il 25% da lolla di riso e il 10% da calce idraulica. La mescola è stata impastata attraverso l’uso della molazza, in grado di rendere il composto omogeneo e lavorabile.
DALLA PROGETTAZIONE ALLA COSTRUZIONE
Il progetto oltre a sfruttare l’apporto passivo del sole grazie all’orientamento a Sud-Ovest dove è posizionata una grande vetrata per ottimizzare la luce naturale, è centrato nella definizione delle stratigrafie sia nella copertura, realizzata in legno con un isolamento in calce-lolla (RH300), sia nel massetto contro terra realizzato in calce-lolla, leggero ma termico. La parete monolitica stampata in 3d è poi stata rifinita internamente con una rasatura in argilla-lolla (RH400), levigata e oliata con oli di lino. Le prestazioni termiche hanno superato le aspettative progettuali, e si sono rivelate veramente molto soddisfacenti. La trasmittanza termica media della muratura stampata del modulo è 0,249 W/m2K e rende possibile, grazie alle ottime prestazioni degli elementi di solaio e copertura, la catalogazione di Gaia in classe energetica A4.
L’involucro esterno, completamente stampato in 3d in sito è stato progettato con la finalità di integrare al proprio interno i sistemi di ventilazione naturale, di isolamento termo-acustico e di impiantistica.
Il modulo architettonico Gaia ha una difesa fisica dagli agenti atmosferici, l’ampio sporto garantisce infatti una buona protezione dalle precipitazioni temporalesche. Il materiale utilizzato infatti non ha alcun tipo di protezione chimica che andrebbe ad alterare la sua composizione, ciononostante non sono stati riscontrati problemi erosione da dilavamento.
La deposizione del materiale a base di terra cruda, paglia e lolla di riso viene controllata attraverso articolati intrecci in grado di conferire al contempo solidità costruttiva e variazione geometrica lungo l’intero sviluppo murario. La versatilità della progettazione computazionale viene infatti resa possibile nella pratica costruttiva grazie alla precisione e alla velocità della tecnologia 3d, ottenendo geometrie complesse, difficilmente replicabili con i sistemi tradizionali di costruzione. La realizzazione dell’involucro stampato in 3d, per un totale di 30 mq di parete dallo spessore di 40 cm, ha richiesto complessivamente 10 giorni, con un costo totale dei materiali necessari per la muratura di 900 €.
POSSIBILI SVILUPPI E SCENARI
Con Gaia è possibile immaginarsi in maniera concreta nuovi scenari economici, in cui un ettaro di risaia coltivata è in grado di produrre 100 mq di superficie costruita.
La stampa 3d può garantire livelli minimi di impatto ambientale a fronte di infinite soluzioni progettuali, indispensabili per le nuove frontiere dell’abitare.
E’ stata progettata per essere costruita in Italia nel comune di Massa Lombarda (RA) e quindi rispetta tutte le attuali norme costruttive. Sebbene l’intento sia quello di costruire edifici interamente stampati, al momento la tecnologia non permette di fornire alle porzioni stampate una duttilità ed una resistenza tali da consentire un utilizzo di queste a livello strutturale in aree ritenute a rischio sismico.
I VANTAGGI DELLA STAMPA IN 3D DI EDIFICI DI TERRA CRUDA E PAGLIA
- Design personalizzabile
- Alta efficienza energetica
- Materiale avanzato
- Materiale a basso impatto
- Rapidità di costruzione
- High Tech / Low Tech
- Diffusione del sapere
- Muri curativi
- Riutilizzo di materiali
I TEMPI DI COSTRUZIONE sono legati al tipo di materiale che si utilizza:
- Utilizzando l’ impasto di terra cruda e paglia è possibile estrudere ad una velocità di 4200 mm/min con un avanzamento massimo in altezza di 300 mm in 24 h per consentire l’essiccazione del materiale. Semplificando la geometria è possibile ridurre i tempi di stampa per raggiungere la quota desiderata, ma ciò non coincide con la volontà di ottenere murature altamente performanti.
- Se si intende utilizzare impasti a base cementizia o che in ogni caso mediante una reazione chimica hanno un rapido passaggio di stato (da liquido a solido), è possibile incrementare l’avanzamento in altezza arrivando ad un limite 150 mm/h. La velocità di movimento della stampante invece è correlata alla fluidità del materiale, con materiali ben calibrati è possibile raggiungere i 6000 mm/min.
IL COSTO IN RAPPORTO AD UNA CASA TRADIZIONALE
La valutazione dei costi di costruzione, comparando l’edificio stampato in 3d con gli attuali edifici costruiti con le più diffuse tecnologie, non è corretto perché non sensibilizza il possibile cliente al valore tecnologico della stampa 3d. Risulta invece adeguato confrontare le opportunità offerte dalla tecnologia 3d in termini di efficienza costruttiva, di articolazione spaziale e di prestazioni energetiche.