multi-Risk sciEnce for resilienT commUnities undeR a changiNg climate
From code to construction
Computational design e digital manufacturing
Il controllo delle prestazioni energetico-ambientali degli edifici e della loro risposta a differenti tipologie di hazard climatici e geofisici può essere ottimizzato attraverso strumenti di progettazione e produzione industriale basati su tecnologie digitali avanzate, integrate in un workflow che unisce strumenti di computational design e processi di digital manufacturing. Un simile approccio consente di strutturare un processo progettuale e produttivo integrato data-driven e altamente flessibile che consente di adattare le caratteristiche del sistema costruttivo in base alle esigenze del progetto e alle caratteristiche del contesto, correlando variabili ambientali, strutturali e tecnologiche per ottimizzare le prestazioni dell’edificio in termini di sicurezza, efficienza energetica e comfort termoigrometrico e acustico.
Attraverso un workflow parametrico in ambiente di Algorithm Aided Design (ADD), sviluppato nell’ambito del progetto RETURN, le modifiche nella localizzazione e nelle caratteristiche tipologiche, dimensionali e tecnologiche degli edifici si traducono in una ottimizzazione delle prestazioni strutturali, energetiche e di comfort. In tal modo, il progetto diventa un dispositivo predittivo e interattivo, capace di anticipare gli effetti dei diversi hazard e di orientare le scelte progettuali verso configurazioni più resilienti, efficienti e a basso impatto ambientale.
Definite le caratteristiche specifiche del sistema, il workflow produce come input le informazioni necessarie per realizzare i componenti mediante tecniche di digital manufacturing, con un elevato grado di precisione, riducendo tempi, errori e sprechi di materiale.
L’ ottimizzazione di processo e di sistema consente di realizzare strutture complesse attraverso elementi e macchinari di piccola dimensione, rendendo possibile l’integrazione di poli manifattura avanzata e digitale all’interno del contesto urbano, pensati come hub multi-funzionali a supporto di una trasformazione sistemica in chiave circolare in cui l’innovazione tecnologica può veicolare benefici socio-economici tangibili per le comunità urbane.
Flessibilità e adattabilità del sistema costruttivo
La flessibilità rappresenta una delle qualità fondamentali di un sistema edilizio concepito per rispondere alle molteplici sollecitazioni che caratterizzano i contesti multi-hazard. Il workflow sviluppato elabora in modo dinamico un insieme eterogeneo di dati – dalla geometria dell’edificio alle caratteristiche dei materiali, fino ai carichi ambientali (vento, neve, sisma, radiazione solare, temperatura, umidità) – producendo analisi integrate di tipo strutturale, energetico e microclimatico.
Attraverso questo processo, il modello digitale diventa uno strumento adattivo e predittivo, capace di simulare scenari complessi e verificare in tempo reale la risposta del sistema costruttivo a differenti combinazioni di hazard. Le variabili progettuali possono essere costantemente aggiornate e personalizzate, permettendo di modulare le scelte strutturali, morfologiche e tecnologiche in base alle specificità del sito o a esigenze funzionali e di comfort.
Questa flessibilità operativa consente di generare un vero e proprio digital twin dell’edificio: un gemello virtuale che riproduce fedelmente le caratteristiche fisiche, materiche e prestazionali dell’opera, e che può essere utilizzato sia in fase progettuale sia durante l’intero ciclo di vita del manufatto. Il digital twin permette di prevedere gli effetti di eventi estremi, pianificare interventi di manutenzione predittiva e aggiornare nel tempo le configurazioni costruttive in base a nuovi dati climatici o tecnologici.
In un’ottica di resilienza urbana, tale approccio rende possibile una progettazione evolutiva e adattiva, in grado di ridurre le vulnerabilità sistemiche e di garantire prestazioni ottimali nel lungo periodo, anche in condizioni di rischio mutevoli o di cambiamento climatico.
Fabbricazione digitale
La fabbricazione digitale rappresenta il punto di connessione tra progettazione computazionale e produzione costruttiva, traducendo le informazioni del modello virtuale in componenti fisici ad alta precisione. I risultati delle simulazioni strutturali, energetiche e ambientali vengono convertiti in file esecutivi per la produzione diretta dei componenti attraverso processi CNC, robotici o additivi, in un flusso continuo file-to-factory che riduce tempi, errori e sprechi di materiale.
La customizzazione parametrica consente di ottimizzare ogni elemento in funzione delle specifiche condizioni di progetto e delle caratteristiche ambientali locali, adattando spessori, geometrie e connessioni strutturali per massimizzare sicurezza, efficienza e comfort. Tale approccio si dimostra particolarmente efficace nei contesti multi-hazard, dove la risposta costruttiva deve tenere conto simultaneamente di fattori sismici, climatici e geotecnici.
La digital fabrication permette inoltre di confrontare in modo ricorsivo e comparativo diverse soluzioni progettuali – strutturali, materiche o di involucro – attraverso processi di rapid prototyping testando e valutando in tempo reale le prestazioni di ciascuna ipotesi e selezionando quella più adeguata agli obiettivi di progetto.
Dal punto di vista ambientale, la produzione digitale consente di ridurre drasticamente l’impronta ecologica del processo edilizio: l’uso efficiente delle risorse, la prefabbricazione a secco e la modularità dei componenti favoriscono la circolarità dei materiali e la possibilità di riutilizzo e rigenerazione. In tal modo, la fabbricazione digitale non è solo un’evoluzione tecnologica, ma una strategia trasformativa per la costruzione di edifici intelligenti, adattivi e coerenti con i principi del Climate Resilient Development.
Manifattura digitale ed economia circolare
La logica file-to-factory-to-site consente di delocalizzare la produzione verso micro-hub manifatturieri locali, integrabili nel tessuto urbano o periurbano, che operano come unità di produzione distribuita a supporto di processi di ricostruzione rapida e sostenibile. In un’ottica multi-hazard, tale modello favorisce la continuità produttiva anche in condizioni di crisi, riducendo la dipendenza da catene di approvvigionamento globali e rafforzando la capacità adattiva dei territori.
Tale approccio si inserisce pienamente nei principi dell’economia circolare e della decarbonizzazione del settore edilizio, grazie alla possibilità di recuperare, rigenerare e riutilizzare i componenti smontati a fine vita. In questo modo, il cantiere diventa parte di un sistema produttivo rigenerativo, capace di integrare innovazione tecnologica, riduzione dell’impatto ambientale e benefici socio-economici per le comunità locali.