Una facciata capace di modificare la propria forma in base alle condizioni meteorologiche, in totale autonomia e senza adoperare energia elettrica. Ecco “Solar Gate”, l’ultima innovazione progettata da un gruppo di ricercatori delle Università di Stoccarda e Friburgo, che segna un importante progresso verso un’architettura più efficiente, indipendente e sostenibile, in grado di rispondere alle esigenze climatiche senza il bisogno di dispositivi meccanici o elettrici.
Solar Gate, la prima facciata adattiva “fuori-rete”
Al centro di una ricerca pubblicata su Nature Communications, Solar Gate è in realtà “un sistema di facciata a ombreggiamento adattivo e sensibile alle intemperie“, completamente sviluppato attraverso la progettazione computazionale avanzata e la produzione additiva (o meglio nota come stampa 3D).
Come sottolinea il professor Achim Menges, direttore dell’Institute for Computational Design and Construction (ICD) presso l’Università di Stoccarda, questa facciata “si apre e si chiude autonomamente in risposta ai cambiamenti delle condizioni atmosferiche, senza la necessità di energia operativa o di elementi meccatronici“.
Per il suo particolare design, i ricercatori hanno replicato la struttura anisotropa (ovvero dipendente dalla direzione) della cellulosa nei tessuti vegetali utilizzando stampanti 3D standard. Per quanto riguarda la capacità di modificare la propria forma a seconda delle condizioni meterologiche, il team ha adoperato invece la tecnologia della stampa 4D.
Stampa 4D per creare materiali igromorfici
Per chi non lo sapesse, la stampa 4D è una tecnologia avanzata che rappresenta un’evoluzione della stampa 3D. Mentre quest’ultima consente di creare oggetti tridimensionali statici, la stampa 4D utilizza materiali programmabili in grado di cambiare forma nel tempo in risposta a stimoli esterni come temperatura, umidità o luce. Questo tipo di stampa aggiunge quindi una quarta dimensione: il tempo.
Nel caso del sistema di facciata Solar Gate, per fare in modo che i materiali stampati cambiassero forma nel corso del tempo, i ricercatori si sono ispirati all’igromorfismo della cellulosa, una proprietà che si osserva frequentemente in natura, ad esempio nell’apertura e chiusura delle squame delle pigne o delle infiorescenze del cardo argentato.
Ingegnerizzando su misura le fibre di cellulosa, il team ha poi stampato in 4D una struttura a doppio strato i cui materiali:
- in condizioni di elevata umidità, la assorbono e si espandono, causando l’arricciamento e l’apertura degli elementi stampati;
- in condizioni di bassa umidità, rilasciano l’acqua e si contraggono, causando l’appiattimento e la chiusura degli elementi stampati.
Un’architettura sostenibile e sensibile al meteo
Come racconta l’Università di Stoccarda in una nota, il sistema di facciata Solar Gate è stato sottoposto a un lungo periodo di test per verificarne l’efficacia e la resistenza in condizioni reali. Per oltre un anno, il sistema è stato installato sul “livMatS Biomimetic Shell”, un edificio dimostrativo situato presso l’Università di Friburgo.
Posizionato sul lucernario esposto a sud, il sistema ha dimostrato di essere perfettamente funzionale. “Durante l’inverno, gli elementi ombreggianti stampati in 4D si aprono per consentire l’ingresso della luce solare per il riscaldamento naturale. In estate, si chiudono per ridurre al minimo l’irraggiamento solare“.
Solar Gate offre dunque un’alternativa concreta ai tradizionali sistemi di ombreggiamento, spesso costosi e dipendenti dall’elettricità. Utilizzando materiali naturali e tecnologie accessibili come la stampa 3D e 4D, questo progetto dimostra come l’innovazione possa coniugarsi con la sostenibilità.
