ADVANTIC
Innovatori che creano materiali compositi da costruzione per ambienti difficili
THE FUTURE OF MAKING THINGS
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I materiali strutturali avanzati offrono a ingegneri e professionisti dell'edilizia nuovi strumenti di lavoro
Ruggine, corrosione ed esposizione a condizioni climatiche ostili sono comuni flagelli per le vecchie strutture contenenti acciaio e calcestruzzo. Ma i tempi sono cambiati e i materiali si sono evoluti. Advantic, con sede a Dayton, in Ohio, progetta e produce compositi polimerici innovativi che offrono alternative di altissima qualità ai tradizionali calcestruzzo e acciaio, rivoluzionando il settore delle costruzioni con materiali più leggeri e durevoli che permettono alle strutture di sopportare condizioni ambientali estreme.
L'introduzione della tecnologia aerospaziale nei materiali da costruzione
Advantic è una giovane impresa specializzata nella fornitura di materiali avanzati per il settore delle costruzioni. L'azienda realizza materiali compositi personalizzati che offrono una nuova serie di opzioni a ingegneri e costruttori impegnati ad affrontare condizioni ambientali critiche. "Noi siamo una sorta di 'pulsante di semplificazione', ammesso che una cosa simile esista, nel settore delle costruzioni", spiega Brad Doudican, Presidente di Advantic. "Se i compositi sono la soluzione idonea, allora noi troviamo il materiale giusto per ogni problema specifico".
I compositi sono costituiti da due materiali tra loro dissimili, abbinati per creare un materiale alternativo più leggero e duraturo. “Quello che facciamo, principalmente con la fibra di vetro e con diversi tipi di resine chimiche, è selezionare materiali sviluppati nel settore aerospaziale e sfruttare i vantaggi di quella tecnologia nel mercato civile e delle costruzioni”, afferma Jeff Nielsen, Vice President of Operations di Advantic.
Prefabbricazione presso la sede Advantic a Dayton, Ohio. Per gentile concessione di Advantic.
Ogni progetto Advantic è unico e richiede un'estesa collaborazione con il cliente, che partecipa alla definizione del budget preliminare, ai calcoli ingegneristici e alle metodologie dei materiali, fino alla consulenza per la costruzione e l'installazione. La realizzazione dei progetti di Advantic avviene in sede, con la produzione di componenti imbullonati che non richiedono saldatura. “La soluzione che tipicamente completiamo e consegniamo al cliente è un kit, un assieme di elementi da montare sul posto”, dice Doudican. “È un insieme di componenti, completo di dadi e bulloni, caricato su slitta e trasportato su un camion fino al cantiere”.
Dimostrazione del valore dei materiali compositi da costruzione
Advantic ha completato il suo primo grande progetto nel 2013, quando ha aiutato la metropolitana di New York City a rispettare i nuovi requisiti di ventilazione antincendio con la fusione di compositi polimerici. Il nuovo materiale è del 75% più leggero rispetto al calcestruzzo, garantisce la stessa resistenza alla compressione, è anticorrosivo e presenta un grado notevolmente superiore di permeabilità alle frequenze radio, aspetti fondamentali per i requisiti di manutenzione del progetto.
Il progetto successivo di Advantic ha rappresentato una sfida ancora più impegnativa: rinforzare una tettoia in acciaio, della grandezza di uno stadio e soggetta a corrosione, per le miniere d'oro Kalgoorlie Consolidated nell'ostile outback australiano. La cosa più sorprendente? Il team aveva solo 10 giorni a disposizione per realizzare il progetto.
La soluzione di Advantic per le miniere Kalgoorlie: guaine sintattiche strutturali, tanto leggere da poter essere trasportate per via aerea dall’Ohio all’Australia. A destra, in primo piano, le guaine in cantiere. Per gentile concessione di Advantic.
La Newmont Mining Corporation aveva trascorso anni tentando di trovare una soluzione per Kalgoorlie e nell’ultimo periodo stava attraversando una fase di blocco. Il principale ostacolo consisteva nella lentezza e nel costo dei rinforzi tradizionali, per i quali sono richiesti numerosi installatori in loco. Una volta interpellata, Advantic ha colto subito l'opportunità.
“Con loro abbiamo svolto delle analisi ingegneristiche preliminari, mostrando dove fosse possibile sfruttare i materiali compositi, leggeri e incredibilmente resistenti e le nostre capacità di progettazione interne per creare una soluzione ai loro problemi strutturali specifici”, afferma Doudican. “Ne è risultata una serie di prodotti che avrebbero risanato gli elementi strutturali primari. Abbiamo fabbricato questi prodotti qui negli Stati Uniti ed erano così leggeri che ci è convenuto trasportarli in Australia per via aerea”.
Questa soluzione, per un totale di 700 pezzi, è stata installata con facilità da due squadre e un carrello a braccio telescopico, in nove giorni e mezzo, prima del termine previsto e facendo risparmiare a Newmont l’equivalente di 3,8 milioni di euro. Una conferma reale del successo del progetto è arrivata pochi mesi dopo, tramite un’e-mail con un messaggio infausto come oggetto: “Enorme tempesta a Kalgoorlie”. Una tempesta di enorme potenza si era spostata attraverso l’outback, danneggiando numerose strutture della comunità. Tuttavia, in allegato a quella e-mail vi era una foto della tempesta, dietro a cui si scorge, ben salda, la struttura di Advantic. “Ehi, congratulazioni, avete superato la prova di carico a pieni voti”, si leggeva nell'e-mail.
In un altro test dei materiali Advantic, il Cleveland Metroparks Zoo si è rivolto all’azienda con la richiesta di modificare le gabbie dei gorilla. Per aiutare lo zoo a introdurre un nuovo gorilla nell'ambiente e assicurare più spazio a tutti gli animali, Advantic ha progettato lo Scivolo dei Gorilla, un condotto sopraelevato che offre ai gorilla una vista a 360° del loro habitat. In questo caso, le travi in materiale composito erano preferibili a quelle in acciaio per limitare eventuali disagi sia per i gorilla che per gli animali nelle gabbie limitrofe.
“Con le costruzioni in acciaio si hanno gas tossici derivanti dalla saldatura, impianti rumorosi e invasivi e, solitamente, un ambiente più caustico”, spiega Luke Sideras, tecnico per la progettazione CAD presso Advantic. “Siamo stati in grado di tagliare e forare tutte le travi nel nostro magazzino, prima ancora che fossero consegnate allo zoo. Questo riduce drasticamente i tempi durante i quali i gorilla devono essere spostati, che rappresentano un potenziale fattore di stress per gli animali. È stato molto piacevole lavorare a questo progetto, che ha prodotto eccellenti risultati per tutti”.
Lo Scivolo dei Gorilla offre ai gorilla del Cleveland Metroparks Zoo una visione a 360° del loro habitat. Per gentile concessione di Advantic.
Il crescente entusiasmo per i materiali avanzati
Sono successi come questi a permettere ad Advantic di far progredire il mondo delle costruzioni, un settore in cui l’adozione di nuove tecnologie è sempre avvenuta lentamente per via del profondo radicamento a mezzi e metodi tradizionali per l’esecuzione dei progetti. Tuttavia, come osserva Doudican, i nuovi materiali rappresentano un rischio per i proprietari, gli appaltatori e gli ingegneri, ed è compito del suo team creare una tolleranza al rischio tramite la fiducia. Utilizzando Fusion 360 di Autodesk, Advantic ha dipendenti che creano disegni istantanei sul campo e poi in ufficio nell’Ohio, con la possibilità di visualizzare tutte le modifiche in tempo reale. “In questo modo ottimizziamo il nostro processo di consegna del progetto”, afferma Doudican. “E, in fin dei conti, questo infonde fiducia nei nostri clienti, che è ciò di cui abbiamo maggiormente bisogno”.
Scopri in che modo Advantic sviluppa i suoi materiali compositi con Fusion 360. Guarda il video (2:03 min.)
Advantic sta rafforzando la fiducia grazie alla robustezza e alle prestazioni dei propri materiali compositi, che superano di gran lunga quelle dei materiali convenzionali. "Siamo in grado di produrre strutture tanto resistenti quanto quelle in calcestruzzo, ma il risultato è del 50, 60, 75 percento più leggero", afferma Doudican. “Un calcestruzzo estremamente leggero rappresenta un’opportunità incredibile per il settore delle costruzioni, poiché la maggior parte dei costi di costruzione non sono legati al materiale, bensì al trasporto dello stesso in loco e al montaggio in sicurezza”.
I polimeri fusi sono i materiali più leggeri prodotti da Advantic come alternativa al calcestruzzo e spesso possono essere spostati senza l’ausilio di costose e pericolose attrezzature di sollevamento. Advantic sviluppa anche formulati di calcestruzzo a base di polimeri brevettati, più pesanti dei polimeri fusi, per costruzioni come cavità e trincee per la posa di tubazioni e cavi, in quanto non sono suscettibili alla corrosione alcalina e non hanno problemi di permeabilità. “Con questi materiali compositi, alternativi a calcestruzzo e acciaio, si amplia notevolmente il kit di strumenti con cui un costruttore o un ingegnere si trova a lavorare”, commenta Nielsen.
Doudican è d’accordo, sottolineando come alcuni costruttori siano ancora timorosi quando hanno a che fare per la prima volta con i materiali Advantic. “La prima volta che un montatore di strutture in acciaio ti dice ‘Complimenti, quei materiali erano fantastici. Li abbiamo trasportati sulle spalle!’ oppure ‘Abbiamo montato la struttura a una velocità di tre, cinque, 10 volte superiore rispetto alle strutture in materiali convenzionali’, questa reazione ti fa capire che sei sulla strada giusta”, spiega Doudican.
Questa strada è lastricata di entusiasmo nei confronti dei nuovi materiali: un’impresa che appariva impossibile in un settore così tradizionale. "La cosa più sorprendente di questo processo di trasformazione delle costruzioni con l’introduzione dei compositi è osservare con quanta rapidità sia stato adottato anche da chi da sempre usa strumenti tradizionali, come acciaio, calcestruzzo e legno", commenta Nielsen. “È entusiasmante vedere come gli altri ne riconoscano il valore così in fretta”.
Una versione di questo articolo è stata pubblicata in precedenza su Redshift (inglese).