Al Politecnico di Milano ideato un sistema di stampa 3D all’avanguardia

La stampa 3D da oggi potrà essere utilizzata per produrre elementi architettonici di notevoli dimensioni. Questo grazie al sistema innovativo sviluppato dal Politecnico di Milano in collaborazione con Leister utilizzando l’estrusore Weldplast600-i.

Pubblicato il 8 gennaio 2024

La sinergia con Leister, multinazionale svizzera che progetta e realizza sistemi per la saldatura e la lavorazione della plastica, è nata da un’idea maturata nell’ambito del progetto “Cultura Meccanica” del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano con l’obiettivo di sviluppare conoscenze e competenze per creare e riprodurre elementi architettonici in dimensioni ragguardevoli. Questi elementi dovevano essere prodotti con un processo di stampa 3D utilizzando l’estrusore Leister Weldplast 600-i.

Integrazione di Weldplast 600-i nei robot antropomorfi Fanuc

La parte scientifica del progetto è stata gestita dal Prof. Francesco Braghin, Dipartimento di Meccanica, e coordinata dall’Ing. Pierpaolo Ruttico del Dipartimento ABC (Architettura, Ingegneria delel Costruzioni e Ambiente Costruito). Il cantiere ha trovato spazio nel laboratorio Indexlab del Centro Territoriale di Lecco sotto la direzione operativa dell’ingegner Carlo Beltracchi con il supporto dell’ingegner Gabriele Viscardi e del progettista computazionale Khalid Alabdula. Il fulcro della ricerca è stato lo sviluppo di tecniche per integrare il modulo estrusore Leister Weldplast 600-i in un robot Fanuc antropomorfo. Questo perché l’estrusore, collegato al braccio del robot, doveva produrre elementi in plastica di dimensioni eccezionali tramite la stampa 3D. Questi elementi sono stati progettati come blocchi indipendenti e facili da assemblare di un sistema architettonico modulare.

Posizionamento accurato e perfetto abbinamento dei componenti

Il polipropilene rinforzato con fibre di vetro è completamente riciclabile ed è stato sviluppato e fornito dall’azienda olandese LyondellBasell. Con l’integrazione dell’estrusore nel robot, i vari componenti sono stati posizionati con cura e perfettamente abbinati. Il computer di controllo, l’alimentazione e i collegamenti del Weldplast sono stati installati direttamente sul “polso” del robot per creare un sistema plug-and-play compatto, funzionale e facile da usare. Questa disposizione consente la massima flessibilità del robot su diversi assi. Inoltre, riduce notevolmente il rischio di aggrovigliamento dei cavi e di possibili interferenze dovute alla distanza tra i componenti.

Controllo tramite PLC per un monitoraggio preciso del processo di estrusione

Il sistema è gestito da un controllore logico programmabile (PLC). Questo assicura un monitoraggio preciso del processo di estrusione e si attiva quando viene raggiunta la temperatura critica per l’estrusione del materiale selezionato. La WELDPLAST 600-i ha dimostrato il suo valore con la sua velocità di stampa di 50-75 mm al secondo, consentendo l’estrusione di particolari fino a 3 kg di materiale all’ora. Il materiale di estrusione è stato introdotto nell’estrusore in bobine da 2,5 kg di 4 mm di diametro.

Forme libere, sia fluide che spezzate

Uno dei risultati più sorprendenti di questo progetto è stata la creazione di elementi dalle forme libere, sia fluide che spezzate. La capacità di creare strutture con sporgenze rilevanti è un progresso significativo ottenuto grazie a una specifica strategia di taglio, sviluppata dall’ingegnere Carlo Beltracchi e dal progettista computazionale Khalid Alabdula, che ha permesso di superare i limiti tradizionali della stampa 3D, aumentando la gamma di forme possibili e spostando i confini dell’innovazione nella produzione additiva.

“Virtù Principesche” di Luigi Vanvitelli in 3D

“Virtù Principesche”, opera di Luigi Vanvitelli (architetto italiano, nato il 12 maggio 1700 a Napoli e morto il 1° marzo 1773 a Caserta), è stata realizzata con un innovativo processo di stampa 3D. A tal fine, il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano ha collaborato con lo studio d’arte Cracking Art di Milano. Il braccio robotico antropomorfo Fanuc con sei articolazioni meccaniche ha utilizzato l’estrusore Weldplast 600-i per depositare un materiale polimerico strato per strato. È stato utilizzato un algoritmo che ha convertito i modelli 3D in comandi di movimento. Questo processo di produzione additiva è ripetibile, ma ogni pezzo è unico e combina arte e tecnologia avanzata.

Architettura discreta

Presso il laboratorio INDEXLAB del Politecnico di Milano, il progettista computazionale Khalid Alabdula si occupa di “architettura discreta”: la sua ricerca si concentra su componenti che vengono stampati in 3D per configurare strutture architettoniche. Questo approccio innovativo utilizza polipropilene rinforzato con fibre di vetro e offre nuove possibilità nel campo della progettazione architettonica.

Secondo l’Ingegner Carlo Beltracchi, il lavoro di Alabdula potrebbe dare un contributo importante per collegare il mondo digitale alla vita reale attraverso il concetto di metaverso. Sta esplorando l’uso di architetture discrete stampate in 3D, caratterizzate da modularità e flessibilità. Ciò consente di creare un modello adattabile che apre infinite possibilità per un’architettura in cui la robotica funge da collegamento tra il mondo digitale e quello reale.

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