Shimizu lancia la stampa 3D a spruzzo per strutture in cemento armato

Mentre l’invecchiamento della popolazione giapponese e la contrazione della forza lavoro nell’edilizia esercitano una pressione crescente sul settore, la Shimizu Corporation si affida a un nuovo tipo di stampa 3D. L’azienda ha sviluppato un sistema a spruzzo progettato per fabbricare componenti in calcestruzzo armato di grandi dimensioni, curvi e rinforzati. A differenza delle stampanti basate sull’estrusione, questo sistema spruzza una speciale miscela di calcestruzzo da un ugello robotico invece di depositare strati sovrapposti. Ciò consente al robot di costruire forme che sarebbero difficili o impossibili da ottenere con la stampa di calcestruzzo convenzionale.

Questo approccio permette di depositare il calcestruzzo da molteplici angolazioni e attorno a gabbie di rinforzo in acciaio. Si tratta di un cambiamento importante per la costruzione strutturale, specialmente nelle regioni sismiche dove il calcestruzzo armato è essenziale. La maggior parte delle stampanti per calcestruzzo esistenti incontra difficoltà in presenza di barre d’armatura. La stampa a spruzzo elimina questo vincolo e rende possibile una vera stampa 3D strutturale.

In che modo la simulazione migliora la stampa a spruzzo

Spruzzare il calcestruzzo è una tecnica potente ma imprevedibile. Il materiale può rimbalzare, gocciolare o spandersi a seconda della distanza dell’ugello, dell’angolo e della velocità di indurimento. Per controllare questo fenomeno, Shimizu ha collaborato con il Computational Engineering and Robotics Lab della Carnegie Mellon University per sviluppare un simulatore di spruzzatura del materiale.

Il software modella il modo in cui il calcestruzzo viaggerà nell’aria e si formerà sulla superficie. Gli ingegneri possono testare percorsi utensile, angoli di spruzzatura e velocità prima dell’inizio della stampa. Ciò consente di scegliere in anticipo la strategia più accurata ed efficiente, riducendo i difetti e lo spreco di materiale. Aiuta inoltre a garantire che la geometria stampata corrisponda al progetto digitale originale.

Un robot costruito per grandi strutture rinforzate

Il sistema di stampa combina un braccio robotico a sette assi con un portale a due assi, offrendo nove gradi di libertà. Opera all’interno di un volume di costruzione profondo sei metri, largo quattro e alto tre. L’ugello può spruzzare in più direzioni, anche all’interno di fitte gabbie di rinforzo in acciaio.

In una recente dimostrazione, il robot ha prodotto una parete in calcestruzzo ritorta alta 2,5 metri, con le sezioni superiore e inferiore che si estendono verso l’esterno. L’intera struttura è stata stampata in sole quattro ore, dimostrando la capacità del sistema di gestire geometrie complesse su scala architettonica, comprese forme a sbalzo e curve.

Per Shimizu, questa tecnologia non è una semplice curiosità. Con la forza lavoro edile giapponese in calo, l’automazione sta diventando essenziale. La stampa 3D a spruzzo offre un modo per ridurre il lavoro manuale ampliando al contempo ciò che architetti e ingegneri possono costruire con il calcestruzzo armato.

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*Crediti di tutte le foto: Shimizu