Il calcestruzzo stampato in 3D letto da una telecamera

Otto piedi di muro, e lo strato inferiore comincia a fessurarsi. Nessuno in cantiere può vederlo. Gli ingegneri della Rowan University affermano di avere ora un modo per osservare tutto questo mentre il muro è ancora in fase di stampa e di maturazione. Il loro metodo misura come il calcestruzzo stampato in 3D si deforma mentre viene realizzato, compreso il modo in cui gli strati inferiori reagiscono ogni volta che vi viene steso sopra nuovo materiale.

Il punto di partenza è uno strumento collaudato. La correlazione digitale delle immagini, o DIC, segue la deformazione confrontando le immagini della fotocamera con un'immagine di riferimento scattata prima che il carico o il movimento avessero inizio. La difficoltà con il calcestruzzo stampato è che manca il riferimento: la struttura è ancora in costruzione e l'immagine del suo stato iniziale non esiste. Islam Mantawy, professore associato di ingegneria civile e ambientale alla Rowan, ha spiegato chiaramente cosa c'è in gioco. Una struttura che cede a metà della costruzione costringe le squadre a ricominciare da capo, e un metodo pensato per essere più rapido ed economico diventa più lento e meno efficiente.

La risposta del team è stata invertire il senso dell'analisi. Behrad Koohbor, professore associato di ingegneria meccanica, l'ha descritta come la scrittura della storia del processo partendo dalla fine e tornando indietro. I ricercatori hanno lavorato a ritroso, dalle immagini della struttura finita, attraverso migliaia di immagini acquisite durante la stampa e la maturazione. Hanno scoperto che la rugosità naturale della superficie del calcestruzzo funzionava da motivo da seguire, quindi non è stato necessario aggiungere marcatori al materiale. Un approccio matematico ha poi convalidato il metodo.

Per i costruttori, il vantaggio pratico è un allarme precoce. I ricercatori osservano che temperatura, umidità e composizione chimica determinano il modo in cui una struttura stampata matura, e che seguirle potrebbe aiutare gli ingegneri a individuare un problema prima che si propaghi al resto del muro. La stessa logica, sostengono, potrebbe valere per altri processi di produzione additiva, in cui il controllo di qualità è limitato perché al momento di avviare la produzione non esiste ancora alcun pezzo finito. Mantawy ha collegato il lavoro a un obiettivo più lontano: senza conoscere ciò che accade all'interno della struttura, la stampa 3D autonoma non sarà possibile. La fonte non dice quanto siano precise le misure, su quale scala il metodo sia stato testato o quando potrebbe passare dal lavoro del team di ricerca ai cantieri.