Fabbricazione digitale: l’esempio dell’UTS Central di Sydney

Il settore dell’edilizia è uno dei settori meno digitalizzati su tutta la linea. Nel report McKinsey, società internazionale di consulenza manageriale, si cita il fatto che i progetti di grandi dimensioni in genere richiedono almeno il 20% di tempo in più per essere completati rispetto al previsto e fino all’80% in più di budget. Nonostante si stiano facendo dei passi in avanti con l’adozione del Building Information Modeling (BIM), gli edifici sono ancora costruiti, per la maggior parte dei casi, con metodi tradizionali. Le cose potrebbero prendere una piega differente con l’uso di soluzioni di progettazione specifiche per materiale, modellazione parametrica e fabbricazione digitale. UTS Central di Sydney è un esempio di edificio su cui sono stati applicati particolari flussi di lavoro che vanno dalla progettazione alla fabbricazione tramite un processo di “fabbricazione digitale”.

Fabbricazione digitale, di cosa si tratta

La fabbricazione digitale fa riferimento al processo in cui è possibile creare oggetti solidi e tridimensionali partendo da modelli digitali. Questo processo è utilizzato ampiamente per la creazione di modelli e prototipi sfruttando diverse tecniche sia additive, come la stampa 3D, sia sottrattive come il taglio laser e la fresatura. Escludendo il tempo richiesto per la preparazione del ciclo di produzione e la rapida ripulitura al termine del processo, con la fabbricazione digitale si passa direttamente dai dati alla realizzazione del prodotto. Ciò permette di eliminare le operazioni normalmente richieste con i metodi tradizionali, tagliando tempi, costi e manodopera estranea al processo di fabbricazione.

UTS Central nel campus di Sydney

L’UTS Central è un sorprendente edificio di 17 piani rivestito di vetro che ha ridefinito la zona meridionale del CBD di Sydney (Central Business District). Questo edificio è l’ultimo di una serie di iconiche strutture del campus UTS, tra cui il Dr Chau Chak Wing Building progettato da Frank Gehry. L’UTS Central è un centro studentesco e spazio per docenti nel cuore del campus di Sydney. L’edificio ospita una biblioteca, una sala di lettura accademica, una vasta gamma di spazi per lo studio e un’area di ristorazione. Inoltre, alcuni spazi sono dedicati alla Facoltà di Giurisprudenza, con tribunali di prova e Moot Court all’avanguardia (simulazioni di processi giudiziari o arbitrali).

Una sorprendente facciata in vetro e la scala a doppia elica costituiscono due delle caratteristiche principali che caratterizzano l’architettura dell’edificio. Particolare attenzione va prestata ai sistemi di schermatura solare. Si tratta di un sistema realizzato su misura per controllare la penetrazione dei raggi solari, regolando luce naturale e la temperatura interna. I pannelli installati sono programmati per rispondere all’azimut del sole.

Il sistema di schermatura solare

La schermatura solare della sala di lettura della biblioteca deriva parametricamente da una serie di regole preimpostate. Il sistema è costituito principalmente da elementi in alluminio piegato. Per realizzare ciò che aveva in mente lo studio di architettura FJMT è stato necessario l’intervento di specialisti nel settore della fabbricazione digitale industriale, pertanto è stata richiesta la consulenza di TILT Industrial Design per il modello di progettazione e per le specifiche tecniche. TILT ha poi fatto affidamento allo studio Parametric Monkey per i servizi di modellazione parametrica e della progettazione alla fabbricazione digitale. L’intero team di progettazione ha identificato i vantaggi significativi che la fabbricazione digitale avrebbe apportato al progetto. Così si è passati a fabbricare i 108 elementi in alluminio con feritoie, 64 dei quali settabili elettronicamente.

Dal file all’officina

La scelta del team di progettazione di fare ricorso alla fabbricazione digitale comporta la modellazione di elementi in 3D, generare disegni di officina 2D e i modelli per il taglio laser e ad acqua. Il passaggio dai software BIM al software di produzione è obbligatorio. Il BIM infatti, aiuta a digitalizzare la documentazione ma non riesce ancora ad affrontare la digitalizzazione della costruzione. Per pilotare macchine a controllo numerico computerizzato (CNC), i modelli di progettazione dovrebbero essere creati con un livello di dettaglio e precisione molto elevato. Gli strumenti BIM oggi a nostra disposizione non sono in grado di fornire questo livello di dettaglio mentre gli strumenti di fabbricazione sono deboli per la progettazione architettonica. Il progetto dell’UTS Central affronta questi problemi utilizzando un ecosistema integrato di strumenti per ottenere il meglio su entrambi i fronti.

Progettazione parametrica

I frangisole pensati dall’architetto derivano geometricamente da una progettazione effettuata per “parametri”. Il modello in questo caso è generato attraverso una serie di argomenti logici piuttosto che tramite manipolazione manuale. Questo processo è noto come “Progettazione parametrica”. Comprendendo che il design è un processo iterativo, sono stabiliti flussi di lavoro che hanno permesso al design del movimento delle alette di evolversi senza influire negativamente sul modello parametrico. Ciò che viene realizzato sul modello va poi applicato alla fabbricazione in officina. Il materiale diventa partecipante attivo del processo di progettazione e il progettista deve capire nella fabbricazione digitale come lavorare direttamente il materiale affinché raggiunga il suo scopo.

Installazione dei pannelli

A differenza della costruzione tradizionale, la prefabbricazione permette di completare gran parte dell’assemblaggio in officina. I costruttori successivamente effettuano una rapida ed efficiente installazione in sito dell’intero sistema dei frangisole. Le modifiche dei pannelli in cantiere sono estremamente ridotte e, per evitare eventuali interferenze e far adattare i pannelli prefabbricati alla struttura di sostegno, si ricorre alle scansioni 3D delle strutture già montate. Gli as-built diventano quindi lo strumento principale su cui lavorare per produrre i pannelli in officina.

La convergenza tra macchine CNC e strumenti di progettazione digitale offre una libertà senza precedenti per la fabbricazione di parti geometriche complesse. Nel suo insieme, la fabbricazione digitale mette il professionista nella condizione di sviluppare le sue idee progettuali.