Il progetto ha il potenziale per fornire un’alternativa all’uso intensivo di acciaio cemento e vetro
C’è anche l’Università Statale di Milano nel progetto della bioschiuma Archibiofoam che si è aggiudicato un finanziamento Ue del valore di 3,5 milioni di euro per rivoluzionare l’edilizia grazie ad un biomateriale espanso portante capace di cambiare forma e di reagire in base all’ambiente circostante.
Una bio schiuma programmabile a livello microscopico
Il progetto Archibiofoam nasce dalla collaborazione tra l’Università finlandese di Aalto insieme alla sua società spin-off Woam, l’Università degli Studi di Milano con il Centro per la complessità e i biosistemi e l’Università di Stoccarda.
L’obiettivo del progetto è creare un sistema monomateriale multifunzionale, basato su una bioschiuma portante capace di cambiare forma. Attraverso l’uso combinato della scienza dei materiali di origine biologica, della progettazione computazionale di metamateriali e della produzione additiva robotica, i ricercatori puntano a sviluppare una schiuma di origine biologica stampabile in 3D con proprietà programmabili su scala microscopica.
Nella visione futura, c’è lo sviluppo per la costruzione di edifici ventilati passivamente senza però l’impiego di cemento o acciaio, due dei materiali più impattanti a livello energetico ed emissivo del comparto delle costruzioni.
Obiettivo: stampare edifici in 3D che si adattano all’ambiente
La composizione della bioschiuma Archibiofoam deriva da cellulosa di legno estruso. Nei prossimi tre anni il progetto prevede di stampare in 3D facciate di edifici con aperture ad oblò capaci di aprirsi e chiudersi in risposta all’ambiente. Al variare delle condizioni ambientali esterne, la superficie stampata dovrà essere capace di contrarsi o espandersi per controllare il flusso d’aria. Il compito di raggiungere questo obiettivo di tecnologia avanzata è affidato all’Università degli Studi di Milano con il Centro per la complessità e i biosistemi rappresentati da Stefano Zapperi, professore di fisica della materia.
Utilizzando un software da loro creato basato su uno speciale algoritmo, il team sarà in grado di specificare i parametri di progettazione, come la sensibilità al calore e all’umidità della bioschiuma, in modo da ottenere i migliori risultati.
“Stiamo attualmente assistendo a una rivoluzione nel design strutturale grazie agli algoritmi che possono trovare la geometria più efficace per una funzione desiderata, come programmare i cambiamenti di forma sotto stimoli esterni”, commenta Zapperi.
Edifici intelligenti creati dal software
Se sviluppati e utilizzati, i bio-materiali espansi portanti come la biosciuma Archibiofoam hanno il potenziale per ridurre drasticamente le emissioni del comparto edilizio, creando al contempo edifici innovativi, altamente performanti, ma anche completamente riciclabili nell’ottica di un’economia circolare.
Sarà il software ad individuare la configurazione migliore in base alle esigenze richieste.
“Durante il progetto Archibiofoam, intendiamo espandere le capacità del nostro software e adattarlo alle caratteristiche fisiche del bio-foam e alle esigenze del settore edilizio. Prevedo una pipeline in cui l’architetto specifica solo i suoi requisiti in termini di forma, caratteristiche meccaniche e funzioni di risposta, e il computer fornisce un modello digitale 3D pronto per essere fabbricato su larga scala“, prosegue Stefano Zapperi.
Una maxi stampante 4D
All’Università di Stoccarda andrà invece il compito di regolare la gigantesca stampante 4D che servirà per estrudere la bioschiuma Archibiofoam. A differenza dei più conosciuti processi di stampa 3D, questo sistema potrà realizzare oggetti “non finiti” capaci di trasformarsi autonomamente. “Adattando il sistema mono-materiale attraverso il nostro processo di produzione, miriamo a soddisfare i molteplici requisiti funzionali dei componenti edilizi, come la capacità di carico e il cambiamento di forma per la ventilazione adattiva.” sottolinea la dottoressa Tiffany Cheng, esperta in robotica presso l’Istituto per il Design e la Costruzione Computazionale dell’Università di Stoccarda.
Una soluzione pronta per il mercato
Il progetto bioschiuma Archibiofoam ha ricevuto dall’European Innovation Council (EIC) nell’ambito del bando europeo Pathfinder Challenges 2023 un finanziamento di 3,5 milioni di euro per sviluppare l’applicabilità nel campo edilizio.Alla spin-off Woamy dell’Università di Aalto, il compito di portare sul mercato l’innovativo sistema per trasformare il sogno in realtà.