Il progetto interdisciplinare EU-RFCS CONSTRUCTADD ha preso il via l'8 settembre 2022 a Milano, con l'obiettivo di collocare la Metal Additive Manufacturing nel mainstream dell'architettura e delle costruzioni entro il 2026.
Il Politecnico di Milano coordinerà il progetto con i partner RWTH Aachen University, Università di Pisa, Prima Additive, BLM GROUP, FOMAS Group MIMETE, ArcelorMittal, Vallourec, IMDEA Materials Institute, Cimolai Group, DNV. Il progetto è finanziato dal Fondo di ricerca dell'Agenzia esecutiva per la ricerca europea (REA) per il carbone e l'acciaio #RFCS (2022-2026). Polimi aderisce al progetto con due dipartimenti, il Dipartimento di Architettura, Ambiente Costruito e Ingegneria delle Costruzioni e il Dipartimento di Meccanica. I ricercatori MeccPolimi contribuiranno coordinando le attività di sviluppo dei processi e dei materiali utilizzando un nuovo grado di acciaio da costruzione per produzione additiva. In particolare, il team di MeccPolimi coordinato dalla Prof.ssa Barbara Previtali e dal Prof. Ali Gökhan Demir svilupperà i processi per la produzione di dimostratori in scala reale utilizzando metallo AM con polvere e filo e processi di saldatura laser.

CONSTRUCTADD mira a portare la produzione additiva di metalli nel mainstream della comunità delle costruzioni in acciaio sviluppando regole e procedure e regolandole per applicazioni di costruzione in acciaio sostenibili. Verranno studiati tre processi di produzione additiva rivolti all'ingegneria architettonica e all'industria edile: Laser Powder Bed Fusion (LPBF), Laser directed energy deposition (LDED), Wire arc additive manufacturing (WAAM).
L'obiettivo globale di CONSTRUCTADD è di contribuire all'industria siderurgica europea per iniziare a utilizzare appieno la produzione additiva (AM) nella progettazione, produzione e manutenzione di geometrie di acciaio complesse e di grandi dimensioni per offrire prodotti efficienti sotto il profilo delle risorse e affidabili con sprechi e consumi energetici ridotti . Per raggiungere le ambizioni del progetto, sono stati formulati obiettivi specifici:

• Definire specifiche regole di processo e materiali AM per parti di grandi dimensioni su qualità, costi, lavorazione, ciclo di vita e riciclabilità, specifiche di sicurezza dei materiali ed estetica.
• Selezione di due feedstock in polvere e due fili per la produzione come acciaio da costruzione e quantificarne la lavorabilità con Laser Powder Bed Fusion (LPBF), Laser Directed Energy Deposition (LDED) e Laser Metal Wire Deposition (LMWD) in combinazione con saldatura laser, e un approccio innovativo al Wire Arc AM (WAAM) basato sul Cold Metal Transfer (CMT), ne quantificano la riciclabilità e le proprietà meccaniche.
• Progettare e produrre parti dimostrative utilizzando LPBF, LDED, WAAM e applicare tecnologie di saldatura con parametri di processo definiti nel progetto.
• Quantificare sperimentalmente le proprietà meccaniche delle parti in acciaio stampate in 3D e la loro integrità strutturale con gli elementi in acciaio convenzionali.
• Preparare il percorso di conformità per le parti da costruzione prodotte da AM, introdurre modelli di qualificazione, standardizzazione e certificazione compatibili con EN1090 e proporre modifiche alle norme e ai regolamenti edilizi europei esistenti utilizzando i nuovi risultati sperimentali.
• Eseguire analisi ambientali ed economiche del ciclo di vita per stabilire vantaggi commerciali e ambientali e punti di pareggio per AM nell'industria siderurgica.
• Trasferire i risultati della ricerca in raccomandazioni progettuali, linee guida ed esempi pratici compatibili con l'Eurocodice, per essere utilizzati da ingegneri, architetti e produttori europei.
• Diffondere e sfruttare i risultati del progetto nella comunità edile dell'UE per accelerare l'accettazione del moderno approccio alla fabbricazione dell'acciaio studiato nel progetto.

Sfruttando il potere della produzione additiva, CONSTRUCTADD accelererà la transizione del settore delle costruzioni in acciaio verso una produzione sostenibile di sistemi strutturali. Miriamo a dimostrare che il settore può ridurre di ca. 30% e crea meno rifiuti durante la fabbricazione rispetto ai metodi di produzione esistenti. Produzione additiva libererà anche il settore dai vincoli della produzione tradizionale e consentirà la personalizzazione di massa con maggiore velocità e qualità di produzione, collocando i materiali dove necessario e utilizzando strumenti digitali avanzati per la progettazione e la produzione.

CONSTRUCTADD prevede di ridurre i consumi energetici attraverso:

• Ridurre il peso delle parti complesse critiche soddisfacendo al contempo i requisiti di progettazione funzionale (ad es. resistenza, rigidità) con l'approccio Structural Design for AM (SDfAM) sviluppato.
• Personalizzare le geometrie dei giunti (forma e spessore delle pareti) localmente alle sollecitazioni interne, allontanando le saldature e le discontinuità geometriche dalle regioni geometricamente complesse per poterle imbullonare ortogonalmente o saldarle ai tradizionali profili in acciaio, diminuendo il materiale e l'energia utilizzare quindi i costi e rendere le saldature più accessibili per l'ispezione periodica e la manutenzione.