±ØÓ®ÌåÓý

La dottoressa Iris Rivero, seconda da sinistra, con la stampante 3D per calcestruzzo COBD BOD3 recentemente installata. (Immagine: UF Herbert Wertheim College of Engineering)

La grande unità della COBOD, azienda danese specializzata in tecnologia di stampa 3D per l'edilizia, è arrivata dall'estero lo scorso settembre e si prevede che le installazioni finali saranno completate a febbraio.

Una dimostrazione iniziale del sistema basato su portale è prevista nel campus a maggio.

Si prevede che la tecnologia, ospitata presso l'Herbert Wertheim College of Engineering, consentirà ricerche all'avanguardia nel campo della costruzione automatizzata, della scienza dei materiali e dell'integrità strutturale.

Sebbene la tecnologia di stampa 3D sia uno strumento comune nelle università americane, l'acquisto della macchina COBOD da parte dell'UF e i piani dell'istituto di condurre progetti di ricerca su larga scala sono unici per impegno e portata.

Construction Briefing ha incontrato la dott.ssa Iris Rivero dell'UF, che ha spiegato più in dettaglio i piani della scuola per il 3DCP.

Riduzione dei rischi nel settore per i futuri professionisti dell'edilizia

Il COBOD BOD3 viene scaricato presso l'Università della Florida. (Immagine: UF Herbert Wertheim College of Engineering)

La dott. ssa Rivero, presidente del Department of Industrial and Systems Engineering dell'UF, ha affermato che la stampante potrebbe essere uno strumento trasformativo per l'industria. Immagina che svolga un ruolo fondamentale nell'aiutare gli studenti a conoscere le nuove tecnologie, ma anche l'industria in generale.

"Ho sempre pensato che le università fossero il posto in cui puoi andare per ridurre i rischi della tua tecnologia", ha detto Rivero. "Non siamo qui per i profitti, siamo qui per imparare un processo e poi, con le aziende, portarlo al livello successivo".

Rivero ha un background in produzione intelligente e controllo qualità e sta definendo un approccio di ricerca per l'uso del 3DCP nel suo dipartimento. Uno degli obiettivi principali del suo team è migliorare la garanzia della qualità nella costruzione additiva su larga scala.

"Quello che intendiamo fare con questa stampante 3D è elaborare metodi non distruttivi per valutare la qualità del calcestruzzo strato per strato, o ogni pochi strati, per capire come si comporterà quella struttura una volta completata", ha spiegato Rivero. "Una delle domande più importanti nella stampa 3D del calcestruzzo è: come si convalida di aver costruito qualcosa di strutturalmente solido prima che sia troppo tardi?

"Dobbiamo sviluppare metodi non distruttivi e in tempo reale per valutare il processo di deposizione e rilevare eventuali debolezze non appena si verificano, non dopo il fatto".

Un importante attore della stampa 3D di calcestruzzo negli Stati Uniti conferma una serie di licenziamenti Un importante attore della stampa 3D di calcestruzzo negli Stati Uniti ha annunciato dei licenziamenti

Rivero ha affermato che integrando sensori e strumenti di monitoraggio in tempo reale, i ricercatori dell'UF mirano a monitorare il comportamento del materiale durante la stampa, identificando potenziali difetti prima che ne compromettano la struttura.

Il tempo di stagionatura e la velocità di deposizione del calcestruzzo presentano delle sfide in 3DCP, poiché i difetti potrebbero non essere evidenti fino a settimane dopo la stampa. "Ci vogliono dai 28 ai 30 giorni perché il calcestruzzo sia completamente solidificato", ha affermato Rivero. "È un grosso rischio che le aziende stanno correndo e un'enorme quantità di profitto in gioco se i parametri non sono corretti a cinque piedi dall'inizio della costruzione".

Un altro focus di ricerca è la formulazione dei materiali e l'adattabilità ambientale. Climi diversi, dalle zone costiere umide alle regioni secche e aride, richiedono composizioni di calcestruzzo diverse. Rivero ha affermato che i team interdisciplinari dell'UF stanno lavorando su miscele di calcestruzzo regionalizzate che ottimizzano le prestazioni in base alla posizione.

"I team di ingegneria civile qui stanno cercando di adattare le ricette di calcestruzzo ai diversi climi", ha detto. "Se sei in Florida, hai bisogno di qualcosa che resista all'umidità e agli uragani. Se sei in Arizona, hai bisogno di una miscela che funzioni bene in condizioni di caldo estremo con un uso minimo di acqua".

Applicazioni di costruzione per il cambiamento climatico per 3DCP

Il COBOD BOD3 presso l'Herbert Wertheim College of Engineering dell'Università della Florida (Immagine: Università della Florida)

Oltre alla costruzione verticale, Rivero ritiene che 3DCP possa trasformare l'infrastruttura orizzontale, compresi i progetti di riparazione stradale e resilienza costiera. La tecnologia potrebbe fornire soluzioni per gli sforzi di recupero dagli uragani, il controllo dell'erosione e le riparazioni di infrastrutture remote, aree in cui i metodi di costruzione tradizionali hanno difficoltà.

"Si vede un po' di questo nella riparazione della pavimentazione, ma non molto nel calcestruzzo", ha osservato Rivero. "Possiamo sperimentare diversi tipi di crepe e tecniche di deposizione del materiale in un ambiente di laboratorio controllato e poi portare quella tecnologia ad applicazioni nel mondo reale".

Un vantaggio fondamentale dell'ambiente di ricerca dell'UF è la sua capacità di simulare condizioni estreme, fornendo dati essenziali su come le strutture stampate in 3D resistono allo stress ambientale. "Possiamo testare le strutture nel centro uragani dell'UF in condizioni ambientali reali", ha spiegato Rivero. "Se riusciamo a sviluppare dighe e infrastrutture urbane che uniscono funzionalità e design architettonico, possiamo migliorare la resilienza climatica".

Rivero immagina un futuro in cui i metodi di deposizione automatizzata del calcestruzzo, che potenzialmente incorporano robotica mobile e droni, potrebbero aiutare in aree difficili da raggiungere, come zone costiere, ponti o autostrade. "Se ti trovi su un cavalcavia ed è difficile accedere alla struttura per le riparazioni, come possiamo farlo in modo efficiente?" ha chiesto. "Possiamo iniziare in laboratorio, perfezionare i nostri metodi e poi portare la tecnologia sul campo. Forse non useremo sempre sistemi basati su gantry, forse le soluzioni future coinvolgeranno droni o robotica mobile".

Condizioni meteorologiche avverse: il cambiamento climatico aumenta la domanda di cabine antiproiettile e resistenti alle tempeste. L'azienda di costruzioni fuori sede VFP, con sede in Virginia, è specializzata nella produzione di cabine in calcestruzzo antiproiettile in grado di resistere ai tornado con una classificazione EF5.

Affinando le tecniche di riparazione automatizzate, i ricercatori dell'UF sperano di ridurre al minimo le interruzioni alle infrastrutture di trasporto, riducendo al contempo i costi e gli sprechi di materiali. Rivero ha affermato che un potenziale obiettivo a lungo termine è sviluppare soluzioni di stampa 3D mobili in loco che potrebbero riparare strade e ponti senza richiedere chiusure di corsie per periodi prolungati.

Creare un lavoro d'amore con la nuova tecnologia di costruzione

Dott.ssa Iris Rivero durante l'arrivo della stampante COBD BOD3 all'Università della Florida. (Immagine: UF Herbert Wertheim College of Engineering)

Oltre ai progressi tecnologici, UF sta utilizzando la stampante per formare la prossima generazione di professionisti dell'edilizia. La stampante BOD3 sarà integrata nei corsi di studio di ingegneria, edilizia e scienza dei materiali, con il supporto di partner del settore come Autodesk.

"Autodesk è stato un partner fantastico nell'aiutarci a esplorare come formare i futuri lavoratori edili", ha affermato Rivero. "Dobbiamo rendere il settore edile più attraente per le nuove generazioni e introdurre tecnologie che lo rendano più sicuro ed efficiente".

Rivero ha affermato che il programma 3DCP dell'Università della Florida potrebbe rappresentare un passo fondamentale per affrontare la carenza di manodopera nel settore edile, che ha difficoltà ad attrarre lavoratori più giovani.

Integrando la robotica, l'automazione e i flussi di lavoro basati sull'intelligenza artificiale nell'istruzione edilizia, l'UF spera di modernizzare i mestieri edili tradizionali e offrire agli studenti un'esperienza pratica con le tecnologie emergenti. "Non si tratta solo di far interessare gli studenti all'edilizia, ma di mostrare loro un modo diverso di lavorare con l'ambiente costruito", ha spiegato Rivero.

Ora, la stampante è in preparazione per un edificio di prova a grandezza naturale nel campus. Il team di ricerca sta anche lavorando con gli architetti per esplorare nuove forme strutturali e finiture superficiali che uniscano estetica e funzionalità.

"Forse possiamo effettivamente realizzare un edificio più ecologico", ha suggerito Rivero. "Forse possiamo effettivamente renderlo sia strutturalmente resiliente che visivamente dinamico".

Per Rivero, il progetto rappresenta più di un semplice progresso nella stampa 3D: è un modello per il futuro delle infrastrutture.

"Questa è l'infrastruttura 5.0, con un tocco di produzione", ha affermato. "Dobbiamo integrare AI, robotica e automazione nel processo, non solo per l'efficienza, ma per ripensare completamente il modo in cui costruiamo".

I partner della stampa di calcestruzzo completano un altro progetto per Walmart Un'azienda di stampa 3D di calcestruzzo ha completato un altro progetto per il gigante della vendita al dettaglio Walmart