Titolo della tesi: Computational Morphogenesis of spatial green structures by structural optimization for the promotion of sustainable development and reduction of climate change impacts
Il campo dell'ingegneria civile ha subito una trasformazione significativa con l'integrazione delle tecnologie di fabbricazione digitale, portando a un'espansione senza precedenti delle possibilità architettoniche. In particolare, la manifattura additiva, in particolare la stampa 3D, è emersa come un approccio all'avanguardia per la costruzione e lo sviluppo di prodotti. Questa tecnologia ha dimostrato un potenziale promettente, in particolare nell'utilizzo di materiali eco-sostenibili come l'argilla, al fine di ridurre l'impatto ambientale e promuovere lo sviluppo sostenibile.
Inoltre, la sinergia tra i metodi di progettazione computazionale e la stampa 3D svolge un ruolo cruciale nella realizzazione di progetti strutturalmente efficienti e geometricamente complessi, ottimizzati mediante tecniche di ottimizzazione strutturale. Tuttavia, restano diverse sfide, in particolare riguardo al comportamento meccanico dei materiali da costruzione naturali. Inoltre, le limitazioni legate alla scalabilità della stampa 3D per strutture a più piani e il processo complesso di traduzione dei modelli digitali in oggetti fisici continuano a rappresentare ostacoli tecnici.
Per affrontare queste sfide, questo progetto esplora il comportamento meccanico dell'argilla rinforzata con frazioni variabili di fibre di canapa e legno. I risultati indicano significativi miglioramenti nella duttilità e nella rigidità, nonché nella idoneità alla manifattura additiva. Inoltre, lo studio esamina approfonditamente l'integrazione di materiali isotropici semplificati con tecniche di ottimizzazione topologica basate sulla penalizzazione, in combinazione con la stampa 3D per strutture in argilla.
Infine, sono state analizzate la stampabilità e la stabilità dei compositi argilla-canapa, fornendo importanti indicazioni sull'influenza dei parametri di stampa sulle prestazioni delle strutture stampate. Questi risultati contribuiscono all'avanzamento dei metodi di costruzione sostenibili, aprendo la strada a applicazioni di manifattura additiva più efficienti ed ecocompatibili.