Ogni tappa del percorso che porta alla costruzione, come alla ristrutturazione di una casa, è stata investita, negli ultimi anni, da una vera e propria rivoluzione. Sicuramente sono cambiati gli strumenti del progetto, basti pensare che in qualche decennio siamo passati dagli elaborati grafici eseguiti su carta al tecnigrafo alla modellazione tridimensionale consentita dal building information modeling (BIM). Sono cambiati i sistemi di comunicazione fra progettista e committente che, dall’incontro in studio, si allargano alla condivisione via Cloud.
È cambiata l’organizzazione del cantiere, ma anche i singoli materiali: quelli tradizionali hanno incrementato le performance in termini di coibentazione o resa estetica; altri, di nuova formulazione, entrati ormai a pieno regime nel processo edile, consentono di snellire i tempi e sono diventati parte attiva nella definizione del benessere abitativo. Ampliando la prospettiva, i nuovi metodi di progettazione e di costruzione potranno, in un futuro sempre più prossimo, anche partecipare a “migliorare il mondo”.
Progetto ambizioso? Forse sì, ma è un dato di fatto che la stampa 3D, per esempio, o la prefabbricazione in legno potrebbero risolvere molte questioni abitative nei Paesi meno avvantaggiati. La mescola con materiali locali e l’estrusione diretta di una vera e propria abitazione, o la velocità di edificazione, renderanno più semplice la costruzione di una casa anche in zone disagiate e senza mano d’opera specializzata. Interpellando esperti, specialisti e tecnici per ogni aspetto, ecco la traccia probabile di come sarà, o forse già è, l’edilizia nel prossimo futuro.
PROGETTAZIONE DIGITALE
Disegnare, configurare e modellare un edificio ancora prima di costruirlo per prevederne il comportamento durante il suo ciclo di vita. E ancora, ipotizzare che si adatti agli utenti che lo abiteranno
STAMPA 3D
Una casa non costruita ma stampata, possibilità già sperimentata, al punto da far spostare ormai la ricerca sui materiali adatti per ottenere perfomance eccellenti, nel rispetto del territorio
I NUOVI CANTIERI
Sempre meno forza fisica e sempre più robotica e automazione caratterizzeranno i luoghi della costruzione e della ristrutturazione, nell’ottica di un’industrializzazione totale
Che cosa è la progettazione digitale? E i modelli 3D
Software specifici sono stati messi a punto per ottimizzare le fasi del processo edile. Non solo, si arriva anche a prevedere la vita dell’edificio, interventi di manutenzione compresi, e i comportamenti degli utenti per fare in modo che l’immobile sia in grado di adattarvisi
La rivoluzione digitale ha investito anche l’edilizia, con l’ausilio di strumenti ormai diffusi in modo capillare fra i professionisti e conosciuti anche dai committenti, altri invece stanno emergendo recentemente. Partiamo dal BIM – building information modeling – metodo capace di ottimizzare la progettazione attraverso l’uso di software dedicati e la modellazione in 3D – e il Cloud – spazio virtuale dove salvare i dati di ciascun progetto e poterli condividere da qualsiasi parte ci si trovi e con tutti gli utenti abilitati.
Inoltre, sta affermandosi anche la modellazione parametrica, un tipo di elaborazione in 3D in cui si mettono in relazione determinati parametri per fare in modo che quando se ne modifica uno, a catena, automaticamente varino anche gli altri elementi del progetto. Approccio, questo, in rapida evoluzione perché permette di automatizzare ulteriormente i processi edili. Infine, il cosiddetto “cognitive building”, che comprende sistemi che analizzano i comportamentidegli utenti di un involucro edilizio per far sì che questo si modelli sulle loro esigenze.
Riqualificazione con cambio di destinazione d’uso
A Lugano, l’architetto Carla Iurilli di concettocremisi (www.concettocremisi.it) ha curato la riqualificazione del primo piano di un edificio della fine degli anni Settanta, nato come istituto bancario, da riconvertire in studio dentistico. È sembrato subito interessante usare il metodo BIM, oltre che per la realizzazione dei modelli digitali di progetto, anche per consentire ai designer di immedesimarsi con gli utenti dello studio tramite la realtà virtuale. FOTO: BIMteam UK per Concettocremisi
Poiché i clienti dello studio dentistico sono soprattutto bambini e adolescenti, il modello 3D è stato adattato per consentire la navigazione virtuale con un visore VR Oculus Refit alla loro altezza. La consulenza BIM è di BIMteamUK.
BIM, building information modeling
In che modo l’uso di BIM, Cloud e sistemi per il design parametrico innovano la filiera progettazione-edilizia?
Più che i modelli delle informazioni (cioè quelli prodotti con il BIM), sono il dato numerico, possibilmente strutturato, e i modelli dei dati che hanno la possibilità di modificare radicalmente l’identità degli operatori e la natura dei prodotti, seguendo quelle logiche che, sotto la denominazione un po’ ingannevole di collaborazione, impongono rigide forme di aggregazione e di integrazione tra soggetti che tradizionalmente sono invece distinti (e spesso antagonisti). Affinché questo cambiamento possa accadere veramente, devono prima essere modificati profondamente gli assetti strutturali del settore. Per questa ragione sinora i processi e gli strumenti digitali siano stati prevalentemente adottati secondo criteri analogici, in evidente contraddizione con l’essenza stessa della digitalizzazione. Si tratta dunque di ripensare, con opportuno senso critico, le condizioni al contorno per poter abilitare realmente le logiche digitali.
Quali sono le potenzialità maggiori?
Il BIM, con molte limitazioni e notevoli fraintendimenti, rappresenta, di fatto, la modalità più immediata per introdurre la digitalizzazione nel settore della costruzione e dell’immobiliare. Ciò che, tuttavia, spesso non si considera è che attraverso la gestione dell’informazione si creano aspettative legate al miglioramento dell’efficacia e dell’efficienza dei processi e dei prodotti (ad esempio della produttività). Tale prospettiva appare senza dubbio positiva, ma invece l’inevitabile conseguenza della trasformazione digitale sarà il coinvolgimento del comparto edile in logiche per le quali ciò che conta non è tanto migliorare la qualità dei processi e dei prodotti ma comprendere e prevedere le scelte degli operatori per suggerire, eventualmente tramite algoritmi raccomandativi, un concetto “adeguato” di qualità.
Quali sono le ripercussioni positive sul settore dell’edilizia residenziale?
Oggi l’edilizia residenziale, tanto nelle nuove costruzioni quanto nelle riqualificazioni e ristrutturazioni, sembra poter essere caratterizzata dal connubio digitalizzazione-sostenibilità-socialità, all’insegna dell’industrializzazione edilizia, soprattutto per quanto riguarda i sistemi costruttivi in legno. Ne sono un esempio i progetti di Sidewalk Labs, una società controllata da Alphabet (holding di Google) – come per esempio quello per il porto di Toronto – e quelli di Katerra, società di costruzioni off site, ovvero di prefabbricazione altamente tecnologica. La direzione presa dal settore edile verso l’industrializzazione avviene certamente all’insegna dell’emergenza abitativa e delle richieste di social housing, ma anche, in alcuni casi, di soluzioni luxury. Affinché questa ipotesi di totale industrializzazione possa trovare riscontro e, soprattutto, applicazione occorre però che i programmi di investimento nell’edilizia residenziale prefabbricata – off site – siano sostenuti da una domanda effettivamente consistente e costante. Se, inoltre, alcune esperienze di social housing, in particolare quelle lombarde ispirate a modelli di partenariato tra pubblico e privato, fossero decisamente più orientate verso la nuova industrializzazione edilizia, si potrebbe anche evitare di incappare negli stessi errori commessi in passato come, per esempio negli anni Cinquanta per il Piano INA Casa quando, per ragioni pur comprensibili, si privilegiò un approccio labour intensive, cioè ad alta intensità di mano d’opera.
Approccio multidisciplinare
Per la riqualificazione di un edificio storico nel centro di Milano, lo studio L22 (www.l22.it) ha sviluppato il progetto con procedure BIM per sfruttare il coordinamento fra architettura, strutture, impianti e altre discipline coinvolte. La consulenza BIM è di BIMteamUK. Foto: Dario Tettamanzi
Stampa 3D
Costruire una casa attraverso una tecnica di stampa fino a qualche anno fa era impensabile. Oggi, invece, è una realtà che si sta concentrando sull’uso dei materiali più performanti
Superati i primi esperimenti, oggi si può pensare a un’intera casa edificata in 3D, anziché con i metodi tradizionali. I limiti meccanici, legati alla conformazione delle stampanti, vengono via via superati e ora attenzione ed energie si sono concentrate dal “come stampare” a “con che cosa stampare”. I prossimi traguardi, infatti, legati alla ricerca di sempre maggiore sostenibilità, riguardano la mescola usata per stampare pareti o interi involucri. La sfida, oggi, consiste nel reinventare legami fra tecnica, natura e cultura. Bisogna far coesistere storia e civilizzazione, passato e presente, eternità ed evoluzione. La casa stampata in 3D riassume questi valori: una soluzione concreta e sostenibile, in equilibrio fra qualità materica ed esperienza emozionale.
La prima casa stampata in calcestruzzo in italia
Prototipo del 2018 – sviluppato da CLS Architetti (www.locatellipatners.com) in collaborazione con Italcementi (www.italcementi.it) – 3D Housing 05 installato in Piazza Beccaria, a Milano.
In Terra, paglia e calce
Gaia, la casa stampata in 3D da Wasp e progettata da Tiziana Monterisi. La mescola utilizzata è composta da terreno prelevato in sito, paglia di riso tranciata, lolla di riso e calce idraulica.
Stampa 3D, potenzialità concrete
Il 3D può avere un mercato nel settore delle costruzioni a minimo impatto come i resort, visto che si tratta di involucri monopiano, oppure, certamente per i Paesi in via di sviluppo. Quello che si vuole ottenere, infatti, è sostituire un’edilizia caratterizzata da mano d’opera di poca qualità con edifici di alta qualità, dove non occorra mano d’opera iperspecializzata, perché il progetto viene ingegnerizzato prima con una macchina che lo stampa. La mescola, inoltre, può comprendere materiali locali.
Evoluzioni tecniche della stampa 3D
L’innovazione riguarda la mescola di ingredienti al 100% naturali per la stampa 3D e il tipo di macchina, per poter stampare senza limiti di dimensione. Le macchine si sono anche snellite, sono facili da montare e spostare: seguono un continuo aggiornamento ingegneristico.
Prospettive nel mercato residenziale della stampa 3D
Sì, la stampa 3D può avere uno sviluppo nel mercato residenziale, soprattutto in quello di provincia, dove si costruiscono spesso residenze unifamiliari distribuite su un solo livello e dove questa tecnica può risolvere, in un unico step, tre questioni: struttura, isolamento e finitura. Inoltre, l’uso della costruzione con stampa in 3D permetterà di ridurre i costi, perché la costruzione e la cantieristica sono più efficienti.
I nuovi cantieri
Le fasi del processo edilizio sono permeate dall’utilizzo di software che, oggi, rappresentano uno strumento, ma non ancora un cambiamento del processo. Il cantiere dovrà diventare presto un luogo super tecnologico
Ponteggi, via vai di specialisti, direttori dei lavori e della sicurezza e altri professionisti, operatori acrobati ma non solo: il nuovo cantiere diventerà la sede dove interverranno anche discipline come la robotica, l’automazione e l’intelligenza artificiale. È già oggetto di dibattito l’impiego di forza lavoro automatizzata nelle costruzioni in città, dove peraltro nel campo delle macchine tradizionali (per lo scavo, il trasporto, il sollevamento e la posa dei materiali e dei componenti, la miscelazione e il getto delle malte cementizie) il panorama commerciale offre soluzioni sempre più integrate con strumentazioni di controllo informatizzate. Il risultato? Maggiore precisione e, nel tempo (forse tra molti anni), anche riduzione della “forza fisica”.
Come sta evolvendo il concetto di cantiere?
Il settore delle costruzioni in Italia è piuttosto frammentato e fa capo a imprese medio-piccole, con scarse risorse per investimenti. Il cantiere è il luogo della costruzione di opere dell’ingegno che, a partire dal disegno del progetto, coniuga al suo interno diverse componenti: responsabilità tecniche e amministrative, maestranze e professionisti, metodi, procedure e strumenti operativi. Le responsabilità che vigilano, dirigono e coordinano le attività di cantiere hanno il compito di realizzare il progetto con la massima efficienza possibile e con la migliore certezza dei tempi e dei costi di esecuzione. Al contempo, le operazioni devono avvenire in un contesto di sicurezza e salubrità dei lavoratori e con il minimo impatto
sulle componenti ambientali e climatiche.
Questi concetti evolvono costantemente in ragione delle continue innovazioni di carattere metodologico ed esecutivo. Oggi si cerca di ottenere la combinazione migliore tra competenze umane e automatizzate, di far cooperare in maniera flessibile automi e operatori per migliorare la produttività. La digitalizzazione del processo progettuale si sta esprimendo nel campo dei sistemi di modellazione informativa per le costruzioni: veri e propri simulacri virtuali che prefigurano tutti gli aspetti dell’opera, prima che questa venga effettivamente realizzata. Il progetto digitale di architettura e di ingegneria, governato da una fonte unica di tutti i dati e di tutte le informazioni utili a realizzarlo, sta conducendo il cantiere verso nuove forme di organizzazione e realizzazione dei lavori. Assistiamo a un cambio di paradigma: pur conservando i fattori caratterizzanti di artigianalità e creatività, si sta cercando di introdurre elementi di automazione e controllo in quelle fasi che comportano ripetitività o rischio, mantenendo però in capo alla risorsa umana
la conduzione dei lavori.
Quali le innovazioni introdotte da robotica, automazione e intelligenza artificiale in questo contesto?
Oggi il panorama dell’innovazione nell’ambito della produzione nel settore delle costruzioni sta integrando, con sempre maggiore incidenza, aspetti della produzione industriale. Pur non potendo sempre fare affidamento su concetti quali la serialità e la standardizzazione – che hanno consentito all’industria di conformare, non a caso in ambienti chiusi e pienamente governabili (immaginiamo i luoghi della produzione industriale), processi e azioni per raggiungere un prodotto finito – il comparto della costruzione sta oggi incorporando canoni finora di esclusivo appannaggio industriale. L’idea di edificio, o opera infrastrutturale, come prototipo unico e irripetibile è messo in discussione. Questo principio-simbolo delle costruzioni deve essere coniugato con la cultura della qualità e della sicurezza. La tecnologia digitale, in questo campo, tende verso l’adozione di sistemi automatici di esecuzione e controllo. Ad esempio, l’introduzione di droni, supporti automatizzati e motorizzati, nelle fasi di supervisione, controllo
e misura dei lavori è un elemento nuovo nel panorama della cantieristica che, a fronte di un relativo impatto in termini di costi di tecnologia e di risorse umane dedicate, porta indubbi vantaggi in termini di velocità di esecuzione dei rilevamenti e delle verifiche di campo, nonché vantaggi per tutte quelle operazioni che non possono essere condotte direttamente dall’uomo o che sono particolarmente complesse e onerose dal punto di vista logistico. Nel campo della robotica, tre sono le grandi categorie di sussidi:
macchine operatrici, veri e propri robot che svolgono lavori di montaggio e assemblaggio di componenti
apparecchiature che possono essere di ausilio alle operazioni manuali condotte dall’operatore di cantiere (ad esempio apparecchiature cibernetiche esterne, strutture di sostegno del corpo, ovvero veri e propri robot indossabili, comunemente denominati esoscheletri)
costruttori robotici e stampanti nelle tre dimensioni che, a fronte anche delle innovazioni in materia di tecnologia dei materiali, possono realizzare sia componenti di costruzione singoli (elementi finiti da assemblare in loco) sia una costruzione vera e propria di forme complesse e finite (è il caso del ponte pedonale in acciaio di luce di una dozzina di metri, ad Amsterdam).
Nel campo del monitoraggio in tempo reale e costante, un paragrafo a sé merita l’introduzione di:
rover autonomi dotati di telecamere e sensori ad alta definizione che consentono loro di navigare all’interno dei siti per trasportare autonomamente carichi o intraprendere attività specifiche (ad esempio lavori di sterro che possono essere condotti a ciclo continuo)
apparati e sistemi relativi alla sensoristica per la rilevazione continua di specifiche caratteristiche
visori per veicolare informazioni aggiuntive per la verifica e il controllo dell’avanzamento dei lavori.
Cantiere: i prossimi traguardi dal punto di vista dell’avanzamento tecnologico
Sino a quando il risultato dell’utilizzo dei software si tramuterà comunque in documenti consultabili unicamente per via cartacea, il processo non potrà dirsi trasformato appieno, in quanto fruibile solo dal punto di vista grafico. La robotizzazione si farà ancora attendere qualche decennio, il tempo necessario per modificare nella nostra mente la concezione di edificio, malgrado la tecnologia sia oggi già disponibile.
Si ringraziano per la gentile collaborazione:
architetto Angelo Ciribini, professore presso il DICATAM, Univeristà degli Studi di Brescia, Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambiente, Territorio, Architettura e Matematica, http://www.unibs.it
