Il progetto

Il progetto di ricerca 3DH-solutions si basa sull’idea innovativa di utilizzare la stampa 3D per la realizzazione di elementi costruttivi e decorativi necessari ad integrare lacune architettoniche e/o strutturali del bene nel rispetto della reversibilità, durabilità e riconoscibilità dei materiali.

La stampa 3D offre notevoli vantaggi rispetto all’utilizzo delle tecnologie tradizionali, quali la possibilità di riprodurre elementi di qualsiasi geometria anche complessa, il rapporto vantaggioso tra peso e prestazioni meccaniche, particolarmente importante negli edifici storici in zona sismica, la possibilità di utilizzo di materiali ecosostenibili e la riduzione dei tempi richiesti dall’intervento di ripristino e/o restauro.

Il progetto si concentrerà su due specifiche applicazioni: la ricostruzione parziale di pareti in muratura regolare e la ricostruzione di elementi decorativi negli interventi di restauro. Tali applicazioni saranno sperimentate su due casi studio: la Rocca Janula di Cassino e Palazzo Orsini in Amatrice.

Ulteriori punti caratterizzanti del progetto sono: il rilievo tridimensionale e la rappresentazione digitale del bene architettonico, binomio indispensabile per la conoscenza del bene e per la riproduzione fedele in stampa 3D; la sperimentazione di nanocompositi come materiale per la stampa 3D, per migliorarne le proprietà meccaniche e aggiungere proprietà funzionali agli elementi stampati; la modellazione numerica unita alla validazione sperimentale in fase di progettazione degli elementi da stampare.

Le competenze interdisciplinari coinvolte nel progetto, che verranno applicate nei vari workpackages in cui il progetto stesso è suddiviso, hanno lo scopo di definire il percorso progettuale ed il relativo processo produttivo che, partendo dal bene architettonico sul quale intervenire, proceda con la progettazione e la realizzazione, attraverso la tecnologia di stampa 3D, degli elementi da realizzare e da inserire nelle lacune architettoniche e/o strutturali nella forma di parti ecosostenibili e strutturalmente performanti.

Il punto di partenza del progetto è la fase di conoscenza del bene architettonico attraverso il suo rilievo e la sua rappresentazione digitale.

Successivamente, si procede alla progettazione, geometrico/architettonico e strutturale, degli elementi da integrare. Tale progettazione comprende una fase iniziale di caratterizzazione delle proprietà dei materiali.

Nella scelta del materiale con cui realizzare gli elementi integrativi è presa in considerazione e testata anche la possibilità di utilizzare nanocompositi, sia a matrice polimerica che cementizia. Nanoparticelle di materiali ceramici opportunamente scelte, oltre ad incrementare le proprietà meccaniche della matrice in cui sono disperse, possono conferire al materiale proprietà funzionali interessanti e ad alto valore aggiunto, quali l’idrofobicità, capacità autopulenti e biocide e anche la capacità di abbattere inquinanti atmosferici.

La progettazione è svolta su due piani, quello della modellazione numerica e quello della validazione sperimentale sia per quanto riguarda la realizzazione di elementi per la ricostruzione parziale di pareti che nel caso degli elementi decorativi, quali cornicioni, modanature, fregi o imbotti di finestre, merlature, etc. Particolare attenzione viene posta anche alle connessioni fra l’elemento stampato e la costruzione esistente nonché al rispetto della reversibilità, durabilità e riconoscibilità dell’intervento integrativo.

La realizzazione dei provini e le prove sperimentali che su di essi vengono eseguite, sono progettate in sinergia con le fasi di rilievo e rappresentazione digitale del bene e delle sue lacune, di progettazione del materiale e degli elementi strutturali.

La realizzazione degli elementi da installare nelle lacune del bene architettonico, nonché delle connessioni di tali elementi con la struttura esistente, rappresenta il prodotto finale del progetto.

• Definizione di un processo produttivo e progettuale innovativo per la realizzazione di elementi costruttivi e/o decorativi per l’integrazione di lacune architettoniche e/o strutturali necessarie per recuperare e reintegrare un bene architettonico.
• Contribuire a “industrializzare” dei processi, attualmente “artigianali” e realizzati con materiali e tecniche più tradizionali, che, però, presentano un campo di applicazione molto esteso perché necessario o per la sicurezza del bene architettonico (es. i cornicioni di palazzi solo per citarne l’esempio più diffuso) o per la sua fruibilità (es. elementi di chiusura e/o completamento e /o ricostruzione).
• Contribuire, attraverso la sinergia tra le competenze tecnico-scientifiche e industriali coinvolte nel progetto, allo sviluppo del settore industriale della stampa 3D nell’ambito del settore strategico del patrimonio architettonico e della sua conservazione e fruibilità e, quindi, alla sua competitività in ambito nazionale e internazionale, oltre che, migliorare la conoscenza nel campo progettazione strutturale di elementi in stampa 3D.
• Validare il processo produttivo e progettuale dal punto di vista della sperimentazione, modellazione e realizzazione dei prodotti a partire dal livello del materiale considerato anche come nanocomposito, a quello del prodotto finale con una particolare attenzione alle caratteristiche di sostenibilità del processo.
• Consentire una trasferibilità delle fasi del processo al mondo professionale.
• Investire sulla formazione di giovani ricercatori.
• Favorire l’interazione fra mondo della ricerca, mondo industriale e mondo professionale nel campo dei beni culturali oltre che a livello regionale anche a livello nazionale ed internazionale attraverso il coinvolgimento dei partner esterni che forniscono un’importante funzione di rete sul piano nazionale e internazionale.