Architettura del futuro Possibilità della fabbricazione digitale

Per la prima volta un robot ha realizzato un tetto intero. Il pioniere, prof. Matthias Kohler del PF, guarda al futuro.

di Edith Arnold 07 nov 2016

I professori Matthias Kohler (a sinistra) e Fabio Gramazio sotto il tetto in legno da loro progettato dell’Arch_Tec_Lab. Foto: Gramazio Kohler Research, PF di Zurigo

Professor Kohler, cosa la impressiona in particolare da esperto di architettura e fabbricazione digitale del nuovo edificio dell’istituto?

Per la prima volta abbiamo prefabbricato digitalmente un tetto con una superficie di 2308 mq. Un solo robot ha eseguito tutte le fasi di lavoro autonomamente, dalla segatura delle assi in abete fino all’assemblaggio. Un unicum a livello mondiale.

Cosa contraddistingue il tetto sequenziale?

Il tetto irregolare è composto da 48 624 aste in legno individuali. Tutte hanno una lunghezza diversa e incastri con angolature diverse. A differenza dell’uomo, un computer può calcolare bene questa complessità. Il nostro modello di dati è stato implementato dalla Erne di Laufenburg. L’azienda per le costruzioni in legno, sulla base del nostro progetto, ha ampliato il suo impianto di produzione e installato un robot a portale, che ha realizzato 168 elementi strutturali, ognuno della lunghezza di 15 metri. Poi il montaggio a Hönggerberg ha avuto luogo in modo convenzionale.

La combinazione fra legno e tecnologie digitali non è una novità in Svizzera. Come si sta sviluppando il settore?

Nell’epoca digitale, il legno si dimostra un materiale edilizio eccezionalmente efficiente e durevole. Studiamo su nuovi potenziali e lavoriamo per sviluppare sistemi che cambino sia i processi edilizi che l’architettura. Al pianterreno dell’edificio che ospita l’istituto abbiamo realizzato un laboratorio di robotica, delle dimensioni di 40 per 15 m, per la ricerca nel campo dell’architettura. Lo definiamo laboratorio del futuro. 4 robot possono raggiungere dall’aria ogni punto nello spazio, costruendo qualcosa da soli o insieme. È possibile una rapida conversione dal legno al calcestruzzo o all’acciaio, e quindi un impiego modo molto flessibile per processi sempre nuovi.

Si tratta di automazione?

No, poiché varrebbe per prodotti sempre simili. Quali architetti perseguiamo sistemi aperti. Considerando le nostre città con un’alta densità di edifici vecchi e nuovi, diventa sempre più importante sviluppare un’architettura per un luogo specifico.

Quali questioni vuole approfondire nel laboratorio del futuro?

Le città del futuro vengono edificate oggi. È importante procedere in modo molto più efficiente per i materiali. Inoltre testiamo sistemi edilizi innovativi. Nel progetto «Mesh Mould» andiamo persino oltre la prefabbricazione. Effettuiamo delle ricerche su strutture reticolari, costruite direttamente in cantiere avvalendosi di robot, e poi riempite con calcestruzzo. Sia che siano lineari, curve o con una doppia curvatura, queste pareti non hanno più bisogno di rivestimenti e impiegano quindi molto meno materiale. Al calcestruzzo sono da ricondursi le principali emissioni di CO2 in tutto il mondo. Solo con pareti di spessore diverso, adattate ai flussi di forza, si può risparmiare molto calcestruzzo.

È altresì direttore del Polo di ricerca nazionale (PRN) fabbricazione digitale. Quali sinergie si generano?

Nel caso di «Mesh Mould», la nostra cattedra ha avuto l’idea del processo edilizio. Abbiamo lavorato con una prima versione di un robot per l’edilizia. Poi si è aggiunto Jonas Buchli, professore di robotica, che ha ulteriormente sviluppato il robot. Si è quindi inserito l’esperto di scienze dei materiali Robert Flatt. Improvvisamente disponiamo di team che lavorano a livello interdisciplinare a un obiettivo comune con il loro know-how.

Con Fabio Gramazio, già nel 2005, ha costruito presso il PF di Zurigo il primo laboratorio di robotica al mondo per l’architettura.

Sì, e l’interesse internazionale per l’applicazione della robotica alla produzione additiva di elementi edilizi non standardizzati è da allora continuamente cresciuto. Nel frattempo nel mondo vi sono 50 di questi laboratori. Sia che si tratti del Massachusetts Institute of Technology, di Harvard o dell’Università di Stoccarda oggi non siamo più i soli, pur avendo dato chiaramente un impulso.

Attualmente come sono le cose nel campo della ricerca recente?

Siamo una community internazionale con una cultura di ricerca aperta. Del know-how viene protetto, ma la maggior parte viene messa a disposizione per l’ulteriore sviluppo della ricerca nel suo complesso. Con il PRN abbiamo un numero di visitatori incredibile. Di recente ci ha fatto visita il CEO di WinSun. L’azienda costruisce case con stampanti 3D. A livello industriale si tratta attualmente di una delle cose più entusiasmanti in Cina.

Da quando stampanti 3D, robot e quadrocopter potrebbero diventare una realtà nei cantieri?

I quadrocopter sono affascinanti, ma hanno un carico massimo limitato. Tuttavia la prossima estate il nostro robot su cingoli andrà dal laboratorio del PF al cantiere. Grazie alla nuova tecnologia edile «Mesh Mould», sull’edificio Empa-NEST a Dübendorf deve realizzare una parete in calcestruzzo a forma libera.

Qual è la visione che la spinge?

Ostacoliamo una cultura edilizia digitale. L’architettura e lo spazio vitale edificato finora non hanno tratto granché vantaggio dagli andamenti digitali. Come architetto sono curioso di vedere come possa cambiare in positivo il nostro ambiente tramite i nuovi processi edilizi digitali. Spero che ciò determini un’architettura di notevole qualità e migliore.

Arch_Tec_Lab

L’Arch_Tec_Lab presso il campus Hönggerberg del PF di Zurigo è il nuovo edificio dell’Istituto di Tecnologia e Architettura, progettato congiuntamente da diverse cattedre. Qui un minimo di superfici associate assicura molto spazio aperto di collaborazione. Nell’edificio vengono testate le conoscenze e possibili sistemi edilizi trasferiti nel processo di innovazione dell’industria. Così vengono creati importanti ponti tra i settori di ricerca del PF di Zurigo e le istituzioni dell’industria edilizia.

PRN: fabbricazione digitale

TIl Polo di ricerca nazionale (PRN) fabbricazione digitale è stato avviato nel 2014. Si prefigge di rivoluzionare l’architettura collegando senza soluzione di continuità le tecnologie digitali con il processo edilizio fisico. Presso il PRN fabbricazione digitale oltre 40 ricercatori di sei diverse discipline collaborano allo sviluppo delle tecnologie pionieristiche di domani. Grazie alla ricerca la Svizzera acquisisce una leadership globale nella fabbricazione digitale nell’architettura.

Posizionamento

Come ci si posiziona a livello internazionale? Investendo in ricerca! La Svizzera dispone di una buona cultura in ambito architettonico, di un’industria meccanica di qualità, di molta tecnologia per i materiali, di un artigianato e di una competenza a livello di pianificazione intatti, afferma Matthias Kohler, professore di architettura e fabbricazione digitale. «Voglio motivare e convincere le aziende a investire in ricerca e quindi a incentivare un know-how unico, oltre che ad approfittarne. La Svizzera è stata sempre abile a sfruttare queste conoscenze sia a livello locale che globale.»