Poiché il processo di stampa del calcestruzzo 3D non prevede l’uso di forme di calcestruzzo, non è possibile utilizzare i normali mezzi di rinforzo come le armature e le reti metalliche, il grafene si sta rivelando uno degli additivi più promettenti per il calcestruzzo stampato. Il grafene consiste in uno strato di atomi di carbonio dello spessore di un atomo. Il design unico gli permette di essere uno dei materiali più resistenti al mondo, con una resistenza alla trazione più di 100 volte superiore a quella dell’acciaio. I primi esperimenti con il grafene prevedevano che potesse aumentare la resistenza del calcestruzzo fino al 40%.
La stampa 3D del calcestruzzo rientra sicuramente nell’elenco delle tecnologie in via di sviluppo che stanno cambiando il mondo delle costruzioni. La sua promessa di ridurre i costi di costruzione, i tempi di realizzazione e gli scarti di costruzione ha ispirato molti costruttori a esplorarla come alternativa ai tradizionali processi di costruzione con blocchi di cemento e calcestruzzo gettato in opera. Uno degli ultimi sviluppi della stampa 3D del calcestruzzo prevede l’utilizzo del grafene per rinforzare il calcestruzzo. I test sull’efficacia del grafene sono ancora in corso, ma finora hanno dimostrato che il grafene è molto efficace nel migliorare le proprietà meccaniche e la durata del calcestruzzo stampato.
Le basi della stampa 3D del calcestruzzo:
La stampa 3D, indipendentemente dal materiale stampato, inizia con la creazione di un modello 3D di un oggetto all’interno di un computer. Il software dirige quindi una stampante 3D per estrudere un filamento di materiale in un modello che viene utilizzato per creare il modello nel mondo reale. Con la stampa 3D del calcestruzzo, la stampante è guidata da un computer per estrudere il calcestruzzo a forma di muri, scale o altre strutture che normalmente richiederebbero la posa di blocchi di calcestruzzo o la creazione e il riempimento di forme di calcestruzzo. Il processo può essere utilizzato per prefabbricare componenti di un edificio che vengono trasportati in un sito per l’installazione, oppure può essere portato in loco per costruire pareti e altri componenti nella posizione prevista.
Utilizzando un sistema a portale o un braccio robotico simile a una gru e una pompa per calcestruzzo, un computer può guidare una testina di stampa 3D per costruire le pareti interne ed esterne di una casa o di un altro edificio, estrudendo il calcestruzzo in scie nastriformi che seguono il disegno dettagliato in un progetto o in un modello 3D.
Uso del grafene per rafforzare il calcestruzzo stampato:
Poiché il processo di stampa 3D del calcestruzzo non prevede l’uso di forme di calcestruzzo, non è possibile utilizzare i normali mezzi di rinforzo come le armature e le reti metalliche. Sebbene la sperimentazione abbia comportato l’inclusione di fibre d’acciaio nella miscela di calcestruzzo e l’inserimento di viti d’acciaio negli stampi appena stampati, il grafene si sta rivelando uno degli additivi più promettenti per il calcestruzzo stampato in termini di aumento della resistenza. Il grafene, che consiste in uno strato di atomi di carbonio dello spessore di un atomo, viene celebrato da alcuni come il futuro della tecnologia. Contiene gli stessi atomi che si trovano nel carbonio, ma sono disposti in un disegno unico che gli permette di essere uno dei materiali più resistenti al mondo, con una resistenza alla trazione più di 100 volte superiore a quella dell’acciaio.
Il grafene è stato utilizzato come additivo per una serie di filamenti per la stampa 3D, aumentando la resistenza, la rigidità e la tenacità della superficie del filamento. Quando viene aggiunto al calcestruzzo, è stato dimostrato che aumenta drasticamente la resistenza e aggiunge altri vantaggi desiderabili.
I primi esperimenti con il grafene prevedevano che potesse aumentare la resistenza del calcestruzzo fino al 40%. Studi successivi hanno rivelato un aumento del 146% della resistenza alla compressione del calcestruzzo con l’aggiunta di grafene, nonché un aumento del 79,5% della resistenza alla flessione e una diminuzione della permeabilità all’acqua di quasi il 400%. Oltre ai vantaggi ottenuti in termini di maggiore resistenza e durata, l’uso della stampa 3D rinforzata con grafene riduce notevolmente l’impatto ambientale dei progetti di costruzione che coinvolgono il cemento. L’industria del cemento è uno dei principali produttori mondiali di gas serra, responsabile dell’8% delle emissioni globali di CO2. Eliminando la necessità di alcuni materiali pesanti e consentendo la fabbricazione del calcestruzzo in loco, la stampa 3D del calcestruzzo riduce la necessità di veicoli di consegna e gru, riducendo notevolmente l’impronta di carbonio di un progetto.
In generale, il calcestruzzo stampato in 3D consente di costruire a un ritmo più veloce, con meno lavoro e meno rifiuti. Di conseguenza, apre le porte per portare la stabilità della costruzione in calcestruzzo nelle comunità in cui il suo costo ha reso irraggiungibile una qualità abitativa superiore. Con i vantaggi aggiunti dall’aggiunta del grafene al mix, il calcestruzzo stampato in 3D promette di dare il via a una rivoluzione nel campo dell’edilizia abitativa sicura, affidabile e conveniente.
