Stampa 3D per il ponte pedonale più lungo del mondo

Shanghai, città dei molti record, ne ha da poco aggiunto un altro al suo lungo elenco: ha infatti completato la realizzazione di quello che finora è il ponte pedonale più lungo al mondo che sia mai stato realizzato in cemento attraverso la stampa 3D dei suoi elementi. Il progetto è stato sviluppato dal Zoina Land Joint Research Center for Digital Architecture della Scuola di Architettura della Tsinghua University di Pechino, seguito dal gruppo di lavoro coordinato da Xu Weiguo e cofinanziato dalla Shanghai Wisdom Bay Investment Management Company, che si sta occupando dello sviluppo dell’omonimo polo nel Distretto di Hongkou.

Un nuovo ponte che si ispira al passato

Un materiale non nuovo ma utilizzato in modo innovativo e una tecnologia nuova, realizzano un ponte che si ispira al passato della Cina e ad antiche e storiche tecniche costruttive. L’attraversamento ispira le sue fattezze al ponte di Anji, il più antico ponte di pietra ad arco ogivale mai realizzato al mondo che, costruito a cavallo del 600 dC nella provincia dello Hebei, è oggi ancora perfettamente preservato.

La struttura

Riproducendo in una scala minore il suo modello (l’originale è lungo 50 m, largo 9 m e alto 7,3 m ed è sorretto da un grande arco affiancato ai lati da due archi più piccoli), il nuovo si compone di un unico arco e sviluppa il suo impalcato per una la lunghezza complessiva di 26,3 m per una larghezza di 3,6 m. L’arco si imposta su spalle distanti 14,4 m. La sua struttura è composta di tre parti: l’arco, i parapetti e l’impalcato. L’arco è formato dall’unione di file di un totale di 44 elementi parzialmente cavi di calcestruzzo stampato 3D di dimensioni pari a 90x90x160 cm che, posate al di sopra di una centina metallica sfruttando lo stesso principio statico dell’arco, non hanno richiesto il posizionamento di barre metalliche di rinforzo (la cui assenza sembra influire positivamente anche sul costo finale, valutato in due terzi del costo di un ponte tradizionale di simili dimensioni).

Impalcato e parapetti del ponte di Shangai

L’impalcato e i parapetti sono costituiti rispettivamente da 64 e 68 elementi realizzati anch’essi con disegni di diverse trame tridimensionali, il primo riproducendo quasi il corallo del cervello e il secondo nella foggia di un nastro appoggiato sull’arco. Utilizza lo stesso tipo di calcestruzzo: definito nella composizione dal gruppo di lavoro di Xu Weiguo, è un cemento con fibre di polietilene variamente additivato che nei laboratori ha dimostrato di raggiungere una resistenza a compressione di 65 MPa e una resistenza a flessione di 15 MPa. Non utilizzando tecniche costruttive collaudate e calcolabili con i modelli oggi ampiamente a disposizione, il comportamento alle sollecitazioni del nuovo ponte è stato studiato tornando in qualche modo “al passato”. L’avvio del processo di stampa 3D del nuovo ponte è stato infatti preceduto dalla realizzazione di un modello reale in scala 1:4 che è stato poi sottoposto alle azioni dei carichi che ha permesso di fare una pre-verifica del suo comportamento nelle condizioni di esercizio.

La stampa 3D e il sistema di controllo

Anche il sistema di stampa 3D utilizzato per la produzione di tutti gli elementi costitutivi del ponte, che sono stati realizzati in 450 ore, è stato appositamente sviluppato all’interno del Zoina Land Joint Research Center for Digital Architecture. Basato, come tutti gli altri sistemi oggi in studio e utilizzo, sull’impostazione di modelli digitali tridimensionali degli elementi da riprodurre, utilizza due robot ad alta precisione e performance dotati di un braccio a cui è stato affidato il compito di realizzare tutti gli elementi lavorando in parallelo. Una volta messo in opera, il ponte è stato dotato di una serie di sistemi di controllo che, attraverso sensori e rilevatori, daranno informazioni precise e in tempo reale sulle deformazioni conseguenti alle sollecitazioni, le vibrazioni che il passaggio di pedoni e biciclette produce e il comportamento generale del materiale e di tutta la struttura.

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Stampa 3D, una competizione sempre più aperta

Con il completamento dell’esempio cinese, la competizione con la stampa 3D che, sebbene ancora ristretta, si sta sviluppando tra università, centri di ricerca, produttori e anche società di fama internazionale di tutte le parti del mondo si fa sempre più serrata e si allarga a un numero sempre più ampio di materiali e soluzioni studiate e sperimentate. Anche le tipologie di infrastruttura realizzate sono limitate a oggetti di piccola dimensione accessibili ai piccoli carichi rappresentati da pedoni e, al più, biciclette, che diventano pratici casi il cui monitoraggio nel tempo in futuro aiuterà nella verifica di ciò che un laboratorio non è in grado di verificare: il comportamento nel tempo delle strutture sottoposte alle sollecitazioni e ai carichi di esercizio nelle loro normali condizioni di utilizzo. Solo per citare uno degli ultimi esempi, risale allo scorso anno il varo del primo ponte stampato 3D realizzato in acciaio inossidabile, posato ad Amsterdam sull’Oudezijds Achterburgwal e frutto di una collaborazione tra la start up MX3D, la TU di Delft e società private. Non lontano, e sempre in Olanda, a Gemert, è invece stata completata la prima passarella pedonale e ciclabile in cemento precompresso stampato 3d.