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Giornata della Terra: la stampa 3D può aiutare a preservare le risorse del pianeta?

Pubblicato il 20 Aprile 2023 da Nunzia A.
terra

La salvaguardia del nostro pianeta è diventata una delle principali sfide della nostra società attuale. Sono diverse le iniziative che sono state sviluppate con l’obiettivo di proteggere le risorse della Terra, tra queste non poche si sono rivolte alla produzione additiva come soluzione. Questo perché, per definizione, la stampa 3D prevede l’aggiunta di materiale per costruire un pezzo e dunque l’uso del solo materiale necessario, con conseguente riduzione della quantità di rifiuti. In questo senso, è una tecnologia più “green” rispetto ad altri metodi di produzione. La stampa 3D consente, inoltre, può utilizzare materiali locali, promuovendo un’economia circolare. In occasione della Giornata della Terra (22 aprile 2023), abbiamo deciso di divulgare queste iniziative con un approccio originale, ovvero presentando dei progetti interessanti attraverso i 4 elementi: terra, acqua, aria e fuoco. In che modo la produzione additiva contribuisce a preservarli? Come si basa su queste risorse per costruire un mondo più sostenibile? Ecco gli esempi virtuosi che abbiamo selezionato!

Terra

TOVA, la prima casa stampata in 3D realizzata con terra locale

TOVA è stata creata da un gruppo di studenti e professionisti dell’Istituto di Architettura Avanzata della Catalogna di Barcellona (IAAC) utilizzando le soluzioni di stampa 3D di WASP e il software Grasshopper di Rhinoceros 3D. Per costruirlo, hanno combinato metodi tradizionali con la produzione additiva, ottenendo il meglio di entrambi i processi e applicandoli al progetto. Perché ci interessa? I materiali di costruzione erano completamente sostenibili: argilla e acqua. Per ottenere il mix perfetto di materiali naturali per la stampa sono state condotte ricerche sulle condizioni del terreno. Questo ha permesso di trovare la giusta miscela di argilla e acqua per modellare le pareti. Inoltre, sono stati utilizzati geopolimeri per la sottostruttura e legno per il tetto. Gli ideatori del progetto sono riusciti a costruire un prototipo di abitazione stampato in 3D in scala 1:1, utilizzando argilla e legno per il tetto e assicurandosi che fosse resistente alle intemperie. Il risultato non è solo sostenibile: la casa è stata progettata per essere accogliente e fruibile.

Crediti: IAAC

TECLA, un habitat ecosostenibile stampato in 3D con terra cruda

TECLA è un habitat ecosostenibile stampato in 3D con terra cruda locale a Massa Lombarda, in provincia di Ravenna. La sua realizzazione è stata possibile grazie alla collaborazione tra l’architetto Mario Cucinella e l’azienda italiana WASP, affidandosi in particolare alla tecnologia di stampa 3D Crane WASP. TECLA è una casa a zero emissioni di anidride carbonica, realizzata con terra cruda locale, che elimina la necessità di portare i materiali da costruzione in loco e riduce i rifiuti. La sua forma è stata progettata tenendo conto del clima e della latitudine. Il mix di terra è stato ottimizzato per bilanciare la massa termica e garantire le migliori condizioni in termini di isolamento termico e ventilazione. TECLA misura circa 60 metri quadrati ed è suddivisa in una zona giorno con cucina e una zona notte con bagno. Alcuni arredi sono integrati nella struttura in terra cruda, mentre altri sono progettati per essere riciclati o riutilizzati in futuro.

Earth Day: Earth

Crediti: Mario Cucinella

Acqua

Un dispositivo stampato in 3D per trattare l’acqua inquinata di Mar Menor

L’acqua costituisce circa il 71% della superficie terrestre sotto forma di oceani, laghi, mari, ghiacciai, calotte glaciali, fiumi e altro. Come sappiamo, si tratta di un elemento fondamentale per la vita sul nostro pianeta. Nonostante ciò, negli anni l’inquinamento delle acque a causa dell’azione dell’uomo aumenta di anno in anno. Tra le soluzioni possibili, c’è anche la stampa 3D che può contribuire a migliorare la situazione attuale. Un esempio è l’episodio capitato qualche anno fa, a Mar Menor. La laguna costiera di acqua salata in Spagna, è stata vittima di un disastro ambientale in cui migliaia di organismi sono stati uccisi a causa degli effetti dell’inquinamento di origine antropica, in particolare delle sostanze chimiche provenienti dall’agricoltura. Infatti, l’estrema eutrofizzazione o la crescita massiccia di alghe ha ucciso l’85% delle fanerogame, che a loro volta hanno ucciso i pesci, incapaci di respirare a causa della mancanza di ossigeno e delle alterazioni della salinità della laguna. Era quindi assolutamente necessario rimuovere gli agenti inquinanti per ripristinare la salute della laguna. È qui che è entrata in gioco la produzione additiva. In un progetto finanziato dall’Agenzia di Ricerca Statale spagnola (AEI) e dai Fondi Europei di Sviluppo Regionale (FESR), la stampa 3D è stata utilizzata per fabbricare dispositivi che sono stati poi combinati con il carbone adsorbente sintetizzato, un materiale in grado di trattenere molecole di qualsiasi forma sotto forma di film sottile sulle sue superfici esterne o interne, al fine di rimuoverle dall’acqua. I test sono stati un successo, dimostrando che gli inquinanti possono essere rimossi in meno di 24 ore. Questi dispositivi potrebbero quindi contribuire, su larga scala, a purificare le acque contaminate di mari e oceani.

Il dispositivo stampato in 3D progettato da Andreu Figuerola, Fernando Maya e Gemma Isabel Turnes.

La stampa 3D per ripristinare gli ecosistemi marini

Uno delle peggiori conseguenze dei cambiamenti climatici che il nostro pianeta sta affrontando è la devastazione delle barriere coralline di tutto il mondo, a causa del riscaldamento globale. Fortunatamente sono nate molte iniziative per cercare di ripristinare gli ecosistemi marini, anche grazie alla stampa 3D. Hong Kong, ad esempio, ha ospitato negli ultimi anni diversi progetti al fine di ripristinare la sua baia, come quelli di D-shape e archiREEF che utilizzano la produzione additiva per la creazione di barriere coralline artificiali. In particolare, archiREEF utilizza l’argilla per stampare in 3D le strutture. La produzione additiva è stata fondamenale nello sviluppo e nella realizzazione di questi moduli bioattrattivi. Ha infatti permesso l’uso di un design complesso e flessibile, adattabile ai diversi ambienti marini. Inoltre, la stampa 3D ha consentito una risoluzione più elevata, l’uso di materiali naturali naturali, ed è risultata anche più conveniente in termini di tempo e costi per gli scienziati.

Earth Day: water

Le strutture stampate in 3D (Crediti: archiREEF)

Aria

GE usa la stampa 3D per eliminare l’anidride carbonica dall’aria

GE Research ha utilizzato la produzione additiva per creare un sistema in grado di estrarre l’anidride carbonica dall’aria. I ricercatori del progetto hanno collaborato con chimici e ingegneri della UC Berkeley e della University of South Alabama e ogni partner ha contribuito con le proprie competenze. Hanno combinato scambiatori di calore stampati in 3D con materiali assorbenti. GE Research è stata responsabile della fornitura degli scambiatori di calore stampati in 3D. Non sono state fornite informazioni sulla tecnologia utilizzata, tuttavia, date le soluzioni di stampa 3D offerte da GE, è probabile che si tratti di una sorta di processo basato su polveri metalliche. I ricercatori della UC Berkeley si sono invece occupati dello sviluppo di materiali assorbenti e del design. L’University of South Alabama, invece, ha contribuito alla scelta dei materiali giusti. Secondo David Moore, ricercatore principale di GE Research e responsabile tecnologico per la fisica e la chimica dei materiali, il sistema di cattura dell’anidride carbonica potrebbe diventare una soluzione economica e su larga scala per la decarbonizzazione del settore energetico.

Earth Day: Air

Crediti: GE

Turbine eoliche stampate in 3D

Un altro progetto volto a ridurre l’inquinamento atmosferico e a sviluppare fonti energetiche più sostenibili è stato lanciato dal National Renewable Energy Laboratory (NREL). Qui, un team di ricercatori ha testato la produzione di pale di turbine eoliche modernizzate utilizzando la stampa 3D. Per essere più precisi, è stata utilizzata una resina termoplastica, il che consente di riciclare le strutture, cosa che non è possibile per le turbine prodotte in modo tradizionale con materiali termoindurenti. Inoltre, secondo il comunicato stampa, le turbine stampate in 3D sono più leggere e meno costose, almeno del 10%. Anche la produzione efficiente è un dato di fatto, in quanto la durata della fabbricazione può essere ridotta del 15%. In definitiva, l’obiettivo principale del progetto è quello di ridurre le emissioni di gas serra attraverso nuove tecnologie. Le energie rinnovabili stanno diventando sempre più importanti in vista dell’aumento del riscaldamento globale, per cui progetti come questo fanno ben sperare.

Fuoco

Case resistenti al fuoco stampate in 3D in California

Nello stato americano della California continuano a verificarsi numerosi incendi che distruggono le case e l’area circostante. Il riscaldamento globale, in particolare, sta contribuendo al caldo intenso che provoca incendi incontrollabili in estate. A Redding, una città a 300 km da San Francisco, si verificano in media più di 100 incendi all’anno. L’azienda americana di stampa 3D Emergent3D vuole porre rimedio alla situazione. A questo scopo, ha sviluppato una casa resistente al fuoco stampata in 3D, che dovrebbe proteggere le persone in caso di incendio. La casa, di oltre 100 metri quadrati, è composta da diverse stanze, tra cui 3 camere da letto e 2 bagni. Per il materiale è stata utilizzata la soluzione in calcestruzzo D.fab, sviluppata da COBOD e CEMEX, e stampata con l’aiuto della stampante BOD2 di COBOD. In realtà, la casa resistente al fuoco è stata finanziata dalla stessa città di Redding, con l’obiettivo di diffondere maggiormente la tecnologia. In totale, saranno stampate sette di queste case nella città. Anche se non è esattamente un modo per proteggere il pianeta, l’abbiamo inclusa nella nostra classifica della Giornata della Terra, poiché è un modo per risolvere i problemi causati dal fuoco innescato dall’aumento delle temperature in tutto il mondo.

Earth Day: Fire

Crediti: Emergent3D

I droni stampati in 3D di Axle Box aiutano a combattere gli incendi boschivi

Axle Box Innovations, uno sviluppatore di tecnologie per la sicurezza pubblica, sta utilizzando la produzione additiva per sostenere lo sviluppo di droni stampati in 3D per la gestione e la protezione dagli incendi. Con la crescente minaccia di incendi in molti Paesi, i vigili del fuoco fanno sempre più affidamento su tecnologie innovative, come la produzione additiva, per avere una visione accurata della situazione. Per affrontare questo problema, Axle Box si è rivolta alla stampa 3D per risolvere gli ostacoli di resistenza, velocità e costo nella creazione di droni antincendio.

Gli ingegneri di Axle Box hanno sviluppato un drone resistente al calore realizzato in nylon ad alta temperatura con un nucleo in fibra di carbonio al 25%, utilizzato per il corpo centrale e le coperture laterali del drone. Il materiale consente di creare corpi di droni leggeri e robusti, caratteristiche fondamentali per il volo e la sicurezza. Per la produzione, Axle Box ha scelto la stampante 3D HSE di Essentium, che utilizza un sistema a doppia estrusione e filamenti indipendenti. Questa tecnologia ha trasformato il reparto di produzione di Axle Box, consentendo di passare dalla progettazione alla produzione in meno di quattro settimane. Un’innovazione che sarà di grande utilità per i primi soccorritori e contribuirà a combattere la crescente minaccia degli incendi boschivi.

Crediti fotografici: Essentium

Attraverso questi diversi esempi è chiaro che la stampa 3D sta aprendo la strada affinché tecnologia e sostenibilità si incontrino. Ci auguriamo che nel corso del prossimo anno potremo continuare a raccontare di nuove tecnologie e tecniche che contribuiscono a creare un futuro più luminoso per tutti noi qui sulla Terra!

Cosa ne pensi di queste diverse tecnologie di stampa 3D a favore del pianeta? Faccelo sapere lasciando un commento sui nostri social Facebook e LinkedIn. Trovi tutti i nostri video sul nostro canale YouTube! Non dimenticare di iscriverti alla nostra Newsletter settimanale per ricevere tutte le notizie sulla stampa 3D direttamente nella casella di posta!

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