“Digital Bioinspired Shelters“, ischitano l’abaco di case in 3D che non teme catastrofi

Ha una matrice ischitana con la sua professionalità, la passione e l’amore, ma anche la sua fragilità, le sue emergenze e le sciagure. Soprattutto ha l’efficacia delle strutture biologiche selezionate nel corso di milioni d’anni di evoluzione che ispirano i principi di forma-funzione senza trascurare la resistenza dei materiali. Così che tutto quel che noi possiamoimmaginare ci sia utile e necessario, la natura l’ha già creato. Parafrasando il genio di Albert Einstein. Basta osservare e trarne insegnamento, elevarlo alla potenza del 4.0 ed è il “Digital Bioinspired Shelters”: strutture bioispirate per contesti emergenziali realizzate con fabbricazione robotica. Un progetto ambizioso, redatto a sei mani che senza ombra di dubbio ad Ischia deve gran parte della sua essenza. Un progetto di ricerca che parla di architettura, ingegneria, natura e catastrofi. Interdisciplinarità, gesti quotidiani tra passato e futuro, può essere questa la sintesi di un lavoro dal grande potenziale che aspetta solo di diventare grande, più grande.

Architettura e biologia, correlazione con questioni di sostenibilità, tecnologie e rapporto con l’abitare. “Digital Bioinspired Shelters“ firmato dagli architetti Silvano Arcamone, Francesco Monti e dalla biologa Valentina Perricone spinge ad aprire il dibattito sul pensiero produttivo e su come l’architettura elabora i media, catalizza la conoscenza, sintetizza e prototipa, propone cultura, trasforma e inventa la realtà. Abbiamo provato a tracciare una sintesi di questo ambizioso progetto con gli autori.

– Ci spiegate l’essenza di questo ambizioso progetto?

SILVANO ARCAMONE – “Il progetto intende sperimentare la validità e l’efficacia della ricerca biomimetica, della progettazione digitale e della fabbricazione robotica per la realizzazione di strutture bioispirate emergenziali, secondo un approccio interdisciplinare di collaborazione sinergica tra le metodologie architettoniche, ingegneristiche, digitali e biologiche”.

-Con quale obbiettivo?

SILVANO ARCAMONE – “L’obiettivo è sviluppare con fabbricazione digitale strutture dinamiche bioispirate reversibili per contesti emergenziali, che richiedono un’elevata resistenza ed efficienza strutturale, risposte dinamiche alla complessità climatica, nonché processi di realizzazione rapidi. Mediante un innovativo approccio interdisciplinare tra architettura, ingegneria, digitale e biologia, tale studio converge nella realizzazione finale di un abaco di strutture versatili per contesti emergenziali e rapidamente fabbricabili con l’utilizzo della tecnologia 4.0“.

-In che modo il vostro progetto coniuga architettura e ingegneria con la biologia?

VALENTINA PERRICONE – “Al fine di incrementare il carattere innovativo-funzionale delle strutture previste, il progetto propone di utilizzare la biomimetica per l’ottimizzazione strategica delle costruzioni. In particolare, attraverso un metodo learning from nature, è possibile utilizzare le soluzioni già individuate dalla natura per lo sviluppo di tecnologie originali e all’avanguardia. Gli organismi viventi rappresentano un complesso sistema di soluzioni morfologiche e strutturali avanzate da cui poter prendere spunto. Essi risultano di fatto essere dotati di forme, strutture, sistemi e processi complessi che tendono ad ottimizzare il rapporto costi/benefici e minimizzare l’energia e i materiali da utilizzare per il loro sviluppo e mantenimento. In ottica progettuale, essi rispondono solitamente a principi di leggerezza, resilienza, flessibilità, resistenza e logiche efficienti in cui forme, strutture e materiali sono solitamente orientati a mantenere alta la performance dell’organismo nell’ambiente. Basato su tali assunti, l’approccio biomimetico funge così da valido processo generativo di strutture ispirate alle soluzioni già individuate, verificate e selezionate dalla natura, in cui attraverso analogie di funzione vengono trasferiti i principi, le logiche e le strategie biologiche per la risoluzione dei più svariati problemi progettuali. L’utilizzo, dunque, di morfologie e strategie di costruzione che mimando i processi biologici verranno qui tradotte in architetture emergenziali leggere, resistenti, confortevoli, altamente adattabili al variare delle condizioni ambientali”.

-In quali contesti potrebbe essere applicato?

FRANCESCO MONTI “Eventi calamitosi, come i terremoti, le alluvioni, l’inurbano delle metropoli che fagocitano milioni e milioni di abitanti, l’esodo dalle guerre che vede fiumi di rifugiati, o la pandemia che ha colpito tutto il mondo, hanno messo a dura prova i sistemi di gestione e le infrastrutture dei principali nuclei del mondo. L’Italia non è tra le ultime nazioni a soffrire di queste problematiche. Data la sua particolare posizione geografica, è uno dei paesi a maggiore rischio vulcanico, idrogeologico e sismico del Mediterraneo e numerosi sono gli eventi catastrofici che si sono verificati nel tempo: basti pensare al sisma dell’Irpinia del 80, all’immensa area devastata dai sismi del centro Italia del 2016 e 2017 e non per ultimo il sisma che ha colpito l’isola d’Ischia appena cinque anni fa. Inoltre, l’incremento della popolazione e la progressiva urbanizzazione, oltre il disboscamento, l’uso di tecniche costruttive poco rispettose dell’ambiente e la mancata manutenzione dei versanti e dei corsi d’acqua compromettono sempre più il territorio nazionale mettendo ulteriormente in evidenza la fragilità del territorio italiano, aumentando l’esposizione e il rischio a fenomeni calamitosi. Infine, l’emergenza sanitaria, come ad esempio l’epidemia COVID-19, mostra come l’organizzazione dei soccorsi sanitari e degli spazi sia uno degli aspetti più complessi nella gestione di una calamità: le strutture devono poter garantire una risposta rapida e flessibile,assicurando assistenza al maggior numero possibile di persone”.

–Le emergenze prevedo già sistemi temporanei di alloggio. Quale la differenza?

FRANCESCO MONTI – “Ad oggi, diversi sistemi costruttivi vengono utilizzati come alloggi di prima emergenza o centri operativi, quali ad esempio tende o containers. Questi sistemi costruttivi, seppur di facile installazione, non sempre rispondono agli standard abitativi in termini di comfort, benessere e sicurezza, soprattutto nel perdurare della fase emergenziale. Tali soluzioni costruttive sono generalmente concepite come spazi impersonali e temporanei, spesso alienanti, fruibili per periodi brevi di tempo e solitamente non riescono a fronteggiare le esigenze degli abitanti e offrire loro debito riparo in condizioni climatiche particolari. Inoltre, l’applicazione di queste strutture richiede tempi lunghi di installazione, coinvolgendo un alto numero di personale e risorse, nonché difficoltà di trasporto, specialmente in zone difficilmente raggiungibili. L’adattabilità delle strutture a diversi contesti rende facile l’approccio con la popolazione, non determina un elemento alienante al sistema ma bensì una condizione coinvolgente, di partecipazione. Noi siamo convinti che in qualsiasi contesto e in qualsiasi condizione le architetture debbano garantire, oltre alla funzionalità, condizioni di benessere, sicurezza, salubrità e senso d’appartenenza, tutti elementi che i container e le tende non garantiscono, anzi”.

-Che vantaggi offre la vostra proposta?

VALENTINA PERRICONE – “L’ottimizzazione dei tempi nelle prime fasi cruciali post evento, è l’utilizzo della tecnologia 4.0, ovvero sistemi guidati digitalmente e capaci di creare in modo autonomo strutture parametriche e customizzate per la prima emergenza. Si tratta in particolare di tecnologie di fabbricazione digitale programmabili in grado di realizzare strutture personalizzate, elaborate con software di modellazione, ovverosia: manifattura a controllo numerico computerizzato (CNC) e robotica collaborativa. Il vantaggio di utilizzare queste tecnologie non è solo economico, riducendo i costi e il personale coinvolto nella loro costruzione, ma anche temporale. Infatti, tutta la fase di progettazione e sviluppo delle strutture è demandata alla fase iniziale di programmazione, in cui vengono elaborati una serie di progetti digitali di infrastrutture immediatamente replicabili con l’utilizzo di processi CNC e della robotica collaborativa, nonché avvalendosi delle interessanti possibilità fornite dal generative design. I progetti preventivamente elaborati vengono così conservati in un archivio digitale sotto forma di abaco di strutture, personalizzabili sulla base della tipologia di evento calamitoso e della necessità di utilizzo degli utenti finali. Ciò si traduce in prototipi progettati in tempi ridotti e ben adattati a rispondere alle diverse esigenze del contesto”.

-Una sorta di rivoluzione edilizia che si affacci all’avanguardia del 4.0?

VALENTINA PERRICONE – “Esattamente. Le strutture così concepite possono essere riprodotte e parametrizzate in base all’esigenza del luogo che le ospitano ed alle necessità della popolazione che le abita. Non hanno bisogno di numerosi operatori, che potranno essere invece impegnati in attività più delicate come, ad esempio, lo spostamento delle macerie, l’assistenza alla popolazione ed altre cruciali attività di soccorso. Inoltre, queste strutture possono essere facilmente replicate in diversi contesti, anche remoti. Una delle chiavi strategiche di tale tecnologia è la personalizzazione e l’adattabilità, che sono elementi cruciali soprattutto in contesti emergenziali”.

-Ad ogni emergenza il suo prototipo?

FRANCESCO MONTI – “La personalizzazione progettuale in base alla persona e ai nuclei familiari può inoltre essere determinante per la buona riuscita del sistema di accoglienza. Dal punto di vista psicologico, per le persone che vivono tali traumi e disagi è importante avere alloggi ben fatti, la cui architettura sia confortevole e rappresenti un luogo dove ritrovare la propria privacy e un senso di sicurezza o meglio sentire proprio quello spazio, sentirsi a casa. La customizzazione dei progetti digitali mira a rispondere efficacemente e rapidamente alle necessità post-calamitose che sono estremamente variabili in base sia alla tipologia di evento calamitoso, nonché ai bisogni degli abitanti colpiti. In particolare, ogni evento catastrofico, per tipologia e durata comporta differenti esigenze: quando, ad esempio, l’emergenza diventa persistente si rende necessario che le strutture debbano essere più durature e soddisfare più possibile le esigenze quotidiane e sociali in modo ottimale. Si tratta dunque di realizzare opere resistenti per spazi residenziali, ma soprattutto spazi collettivi quali scuole, C.O.C., Uffici Comunali, depositi e nuclei ospedalieri”.

-Un obiettivo ambizioso che può essere concretizzato come, con quali tecnologie e programmi?

VALENTINA PERRICONE – “L’abaco di progetti digitali personalizzabili mira al soddisfacimento di tali molteplici esigenze. L’uso di software dedicati alla progettazione digitale e parametrica offre oggi la possibilità non solo di progettare attraverso la modellazione convenzionale additiva dei software in CAD, ma anche di porre in atto processi generativi basati su logiche di relazione tra elementi, legami e associazioni, flussi informativi e rapporti tra parametri definiti dal progettista all’interno di una sequenza algoritmica di facile applicazione seriale. I recenti avanzamenti tecnologici ottenuti nel campo ingegneristico nell’ottimizzazione strutturale, nonché l’uso di software digitali che rendono immediatamente disponibili dati integrati fisici e prestazionali per la pianificazione, progettazione e gestione delle infrastrutture, quale il Building Information Modeling (BIM), rendono oggi possibile e concreta la possibilità di un netto superamento delle convenzionali strutture emergenziali, tende e containers. Il risultato è dunque lo sviluppo di strutture innovative resistenti, dinamiche, adattabili, customizzabili, ma anche gradevoli e accoglienti. Seppur fortemente innovativo, tale progetto mostra alta concretezza e fattibilità, usufruendo di tali tecnologie avanzate direttamente accessibili nel territorio campano e di esperti come l’Hybrid Design Lab, laboratorio che dal 2006 si occupa di ibridazione tra design e scienza.

-Altro tema centrale sono i Materiali impiegati?

FRANCESCO MONTI – “Si, l’utilizzo di materiali performanti, riciclabili e bio-based mirano a garantire un’ottima efficienza tecnica dal punto di vista strutturale e climatico, nonché consentire il riutilizzo degli stessi per la rimodulazione di nuove strutture una volta terminata la necessità di utilizzo. L’attenzione al Life Cycle Assessment è assoluta per noi, tutti i materiali utilizzati al termine della loro vita saranno riciclati, garantendo così un processo edilizio a impatto zero”.

-Il vostro è un progetto corale, sviluppato con professionalità che insolitamente collaborano su progetti così sperimentali, cosa via ha unito?

SILVANO ARCAMONE – “Si. In realtà tutto parte dalla natura, dalla biologia, e quindi dall’architettura bioinspirata, ma soprattutto da un incontro occasionale davanti a uno spritz, dove abbiamo iniziato a confrontarci sui nostri singoli temi di ricerca collegandoli a una visione che sia rispondente alle esigenze della nostra terra. Probabilmente ciò che ci ha unito è proprio la visione condivisa di una progettazione che coniughi architettura, natura, digitalizzazione e robotizzazione, il tutto al servizio della comunità.

-Quali sono gli esempi teorici e pratici a cui vi siete ispirati?

VALENTINA PERRICONE – “L’efficacia della metodologia che si intende applicare è validata dalle numerose opere architettoniche realizzate con fabbricazione robotica, nonché da progetti e tecnologie a carattere biomimetico ad oggi efficacemente applicate in numerosi campi caratterizzati anche da alta sostenibilità. Lo stesso fondatore del pensiero Blue Economy, l’economista Gunter Pauli, riporta nei suoi scritti l’efficienza del processo biomimetico, delineandosi come garante dello sviluppo sostenibile per risollevare le sorti dell’ambiente e dell’economia mondiale. Uno dei contesti internazionali più avanzati e concreti nell’ambito dell’architettura robotica parametrica bioispirata è rappresentato dalla sinergia dell’Institute for Computational Design and Construction (ICD) con Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE) dell’Università di Stoccarda, che indagano ogni anno nuove tecniche di progettazione, simulazione e realizzazione di progetti di architettura computazionale bioispirata. Altro esempio significativo è la tecnologia ELiSE-Bionic lightweight design del Dr. Christian Hamm che, partendo dallo studio approfondito di specifiche strutture biologiche, modellazione 3D e simulazione digitale, ha portato alla realizzazione di prodotti ottimizzati in termini di leggerezza e resistenza, quali piattaforme offshore per l’energia eolica, yacht, padiglioni, telai di automobili.”

SILVANO ARCAMONE – “In Italia, come in quasi tutte le parti del mondo, è oggi possibile realizzare strutture fabbricate con tecnologie digitali, senza preclusioni. In occasione della Milano Design Week 2018, Italcementi ha realizzato il progetto 3D Housing 05 dell’arch. Massimiliano Locatelli a piazza Cesare Beccaria a Milano. Inoltre a Massa Lombarda, è stata recentemente ultimata TECLA progettata da Mario Cucinella Architetcts, la prima costruzione interamente stampata in 3D a base di materiali naturali: un modello circolare di abitazione creata interamente in terra cruda, riutilizzabile e riciclabile, raccolta dal terreno locale, a zero emissioni e adattabile a qualsiasi clima e contesto”.

-“Ogni cosa che puoi immaginare, la natura l’ha già creata”. Albert Einstein vi ha fatto da guida?

SILVANO ARCAMONE – “Nella storia dell’uomo, l’approccio learning from nature vanta un’antica tradizione di osservazione della natura e di relazioni con la ricerca biologica orientate alla traslazione delle strategie naturali alla dimensione del progetto. E certamente il nostro è un rifarsi alle radici che vengono dal passato per costruire il futuro. Einstein è stato profetico. Tale approccio abbinato alle innovazioni tecnologiche perseguite nel campo della modellazione 3D, della simulazione, progettazione e fabbricazione digitale determinano la nascita di nuovi linguaggi che rispondono sempre più alle esigenze dell’abitare. Il contesto emergenziale si configura come uno degli ambiti di applicazione più critici per le ridotte tempistiche di realizzazione, esigenze di massima ottimizzazione degli spazi e di customizzazione. Il presente progetto mira dunque a rispondervi impiegando le strategie più avanzate, ma al contempo sostenibili e realizzabili. Bioinspired shelters crea un ponte millenario tra la tecnologia più avanzata ed uno dei gesti primordiali dell’uomo: la creazione del riparo”.