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Robotica e progettazione in legno: Spatial Timber Assemblies

Spatial Timber Assemblies è un sistema costruttivo robotizzato che unisce il legno, la prefabbricazione e la digitalizzazione. Risultato pratico sarà la DFAB HOUSE, edificio in legno di due piani e 100 mq di superficie

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L’ETH di Zurigo, università tra le più importanti d’Europa per la qualità della didattica e la rilevanza mondiale dei suoi centri di ricerca, sta lavorando allo sviluppo di un sistema costruttivo robotizzato che unisce il legno, la prefabbricazione e la digitalizzazione.

Spatial Timber Assemblies è sviluppato dalla collaborazione tra il Chair of Architecture and Digital Fabrication del Dipartimento di Architettura dell’ETH, per la referenza di Fabio Gramazio e Matthias Kohler, e due aziende, la svizzera ERNE AG Holzbau specializzata in sistemi costruttivi in legno e la tedesca best wood SCHNEIDER GmbH, produttrice di pannelli ed elementi in glulam e in legno.

Nel Robotic Fabrication Laboratory dell’ETH si sta lavorando all’industrializzazione del processo di progettazione, dimensionamento e assemblaggio di telai portanti in legno prefabbricati per edifici. Le fasi di cui il sistema si compone sono relativamente semplici, ma sono il frutto di sofisticati calcoli e avanzati algoritmi che portano alla realizzazione della struttura portante di una piccola abitazione dimostrativa che verrà realizzata a Dübendorf, periferia orientale di Zurigo, nel campus Empa (Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca).

In quanto progetto di integrated digital architecture, il punto di partenza è la progettazione di una struttura definita nelle sue geometrie, dimensioni e spazialità da un modello digitale tridimensionale che diventa la guida del lavoro di una coppia di macchine a controllo numerico deputate alla sua realizzazione. Queste dimensionano tutti gli elementi costitutivi del telaio, portandoli alle misure richieste dal progetto, realizzano i fori per le giunzioni con ridotti margini di errore (controllati e registrati da sensori) e li mettono in posa affinché la mano umana possa poi fissare fisicamente gli elementi l’uno all’altro.

I robot si muovono guidati da un algoritmo che riesce a farli lavorare insieme senza che si intralcino o si scontrino o interferiscano con una presenza umana che, in un processo altamente automatizzato, è altamente specializzata e prevista nelle fasi di impostazione iniziale, controllo del processo e dei suoi risultati e assemblaggio.

Secondo gli sviluppatori, i vantaggi, che la fase sperimentale dovrà verificare, possono essere molteplici. Da una parte un risparmio in termini sia di tempo che di utilizzo di materiale portato dall’automazione del processo, dalla sua gestione più efficiente a partire dalle fasi progettuali e dalla maggiore precisione di realizzazione. Dall’altra la possibilità, non secondaria, di impostare strutture che, proprio perché attentamente progettate e calcolate, creino la loro resistenza soprattutto sulla rigidezza intrinseca dei loro telai, che porta a giunzioni che, ad esempio, non hanno bisogno di lamierini o angolari.

Il risultato pratico sarà la DFAB HOUSE, edificio residenziale dimostrativo di due piani e 100 mq di superficie interna sorretto da un telaio strutturale spaziale prefabbricato composto di 487 elementi di legno che, replicato per sei volte, costituirà un’ossatura portante che sarà a sua volta resa ben visibile all’interno di pannelli trasparenti.

DFAB HOUSE sarà parte del progetto incrementale NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies), cantiere dimostrativo in continuo sviluppo avviato a maggio 2016 a Dübendorf da Empa e Eawag, che sta portando alla realizzazione di un edificio modulare, multifunzione e multilivello in cui si stanno testando nella pratica i risultati di una molteplicità di progetti e innovativi: su tutti, i progetti di ricerca sui solai a compressione, che promettono risparmi fino al 70% nell’utilizzo di materiali negli orizzontamenti, e sulle volte sottili a cui sta lavorando il Bloch Research Group di Philippe Block (ETH) insieme a John Ochsendorf (MIT) e Matthew DeJong (Cambridge) che erano presenti anche alla Biennale di Architettura 2016 nella mostra curata da Alejandro Aravena, un sistema adattivo di facciata fotovoltaica (sviluppato dal Chair of Architecture and Digital Fabrication con Adaptive Systems Lab dell’ETH) e un building automation system di nuova generazione (Chair of Architecture and Digital Fabrication).

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