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I partner testano le innovazioni per il settore edile nella nuova unità NEST

Dopo tre anni di pianificazione, la costruzione è di nuovo in corso al NEST. La nuova parte dell’edificio modulare (unità) si chiama STEP2. Come in tutti gli altri moduli dell’edificio per la ricerca e l’innovazione dei due istituti di ricerca, il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca(Empa) e l’Istituto di ricerca sull’acqua del settore ETH(Eawag), i partner del progetto stanno anche testando innovazioni con un alto potenziale di mercato. Il completamento di STEP2 è previsto per la primavera del 2024.

In qualità di partner principale di STEP2, BASF sta apportando un contributo significativo al successo del progetto con la sua esperienza, la sua rete e i suoi materiali sostenibili, secondo un comunicato stampa. Dopo il completamento, tutte le unità saranno utilizzate anche come uffici o appartamenti.

Al primo piano dell’unità a due piani, è stato installato un controsoffitto in filigrana nervata isolante dal rumore per uffici e grattacieli. La cassaforma stampata in 3D è riciclabile al 100 percento. Il calcestruzzo circolare ha aumentato ulteriormente la sostenibilità. La scala in calcestruzzo Cadenza, anch’essa realizzata con la progettazione assistita da computer e la stampa 3D, conduce al secondo piano.

STEP2 si occupa anche dell’involucro dell’edificio e del suo potenziale di ottimizzazione energetica. La facciata dell’edificio è stata progettata in modo tale da poter testare vari infissi con il minimo sforzo. Inoltre, è stato sviluppato un concetto completo di energia e comfort, che include un design innovativo dell ‘illuminazione.

Ottobre 2023
Il NEST riceve una voliera per la ricerca sui droni

Un DroneHub è stato allestito sul NEST. Come illustra il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca(Empa) in un breve video, assomiglia ad una voliera. Su una superficie di 90 metri quadrati, una costruzione di tubi e reti metalliche forma una gabbia con un’altezza fino a undici metri. Secondo un comunicato stampa dell’Empa, la costruzione finale fornirà ambienti di prova per tre campi di ricerca.

Per il primo, la stampa 3D in volo, una parete sperimentale con moduli intercambiabili sarà utilizzata per sviluppare droni che volano e svolgono lavori di ispezione e riparazione in verticale. “I droni possono, ad esempio, rilevare e riparare le crepe senza dover ricorrere a impalcature elaborate o mettere in pericolo la sicurezza delle persone”, spiega Mirko Kovac, responsabile del laboratorio di ricerca sulla robotica della sostenibilità dell’Empa e direttore dell’Aerial Robotics Lab dell’Imperial College di Londra.

La seconda area di applicazione, il rilevamento ambientale robotico, si concentra sull’interazione tra i droni e l’ambiente. “È possibile posizionare sensori mirati in natura e leggere i dati con voli regolari”, afferma Kovac. Questo è “molto rilevante” soprattutto per gli impianti energetici come le turbine eoliche o le dighe, ma anche per la raccolta di dati climatici in spazi aperti e impraticabili.

La terza area di ricerca vuole sviluppare regole e standard tecnologici per la coesistenza di robot e umani, ad esempio per le interfacce tra edifici e robot volanti. Ciò riguarda, ad esempio, i siti di atterraggio su o vicino agli edifici o il posizionamento delle stazioni di ricarica.

Maggio 2023
Via libera alla scala in cemento fabbricata digitalmente

È una delle grandi sfide della prossima unità NEST “STEP2”: una scala di cemento la cui forma ricorda la spina dorsale umana. Sebbene l’unità sia ancora in fase di progettazione, alcune parti della scala sono già state prodotte come prototipi. Perché l’unità persegue un grande obiettivo: verrà costruito solo ciò che ha un futuro nel settore edile. Insieme, i partner lavorano costantemente per essere pronti per il mercato – e questo è anche il caso della scala.

“Negli ultimi due anni, il team di progetto ha sviluppato insieme un concetto completamente nuovo per la produzione di componenti in calcestruzzo personalizzati. Questo è stato possibile solo perché gli esperti dell’intera catena del valore hanno lavorato insieme a livello visivo”, afferma con convinzione Enrico Marchesi, responsabile dell’innovazione del NEST e project manager di “STEP2”. Il team interdisciplinare del progetto è stato costituito insieme agli esperti di scouting e incubazione del partner principale BASF. È composto dallo studio di architettura ROK, responsabile della gestione del progetto, dalla Cattedra di Tecnologie Digitali per l’Edilizia dell’ETH, da esperti di stampa 3D della filiale BASF Forward AM e della società di stampa 3D New Digital Craft, da esperti del produttore di calcestruzzo prefabbricato SW Umwelttechnik, da ingegneri dello studio di ingegneria WaltGalmarini e da esperti dello spin-off Empa “re-fer”.

Soluzioni personalizzate
La scala “STEP2” dimostra in modo impressionante come le strutture in calcestruzzo possano essere realizzate con l’aiuto della progettazione assistita da computer e delle più recenti tecnologie di stampa 3D. Utilizzando casseforme stampate in 3D, è possibile creare forme più complesse rispetto alle precedenti casseforme speciali. Allo stesso tempo, la quantità di materiale richiesto può essere notevolmente ridotta.

Il processo consente di creare soluzioni di calcestruzzo personalizzate, che possono essere adattate in modo ottimale alla rispettiva applicazione e avere un elevato livello di dettaglio. Inoltre, ha anche un grande potenziale nel restauro, ad esempio nella ristrutturazione di edifici storici.

Alta complessità
Il progetto della scala proviene dalla Cattedra di Tecnologie Digitali per l’Edilizia dell’ETH. Sulla base di questo, il team del progetto ha sviluppato un sistema di casseforme complesse e basate su parametri per i singoli gradini, che vengono prodotti con la stampa 3D. “Per noi era importante utilizzare la fabbricazione digitale in modo da poter produrre elementi in calcestruzzo estremamente filigranati. Un criterio chiave per il sistema era la riutilizzabilità della cassaforma per la produzione di più gradini. Allo stesso tempo, abbiamo dovuto tenere conto dei requisiti della stampa 3D e del materiale, nonché delle condizioni di riempimento della cassaforma”, spiega Benjamin Dillenburger, responsabile del team “Tecnologie digitali per l’edilizia”. Per soddisfare tutti questi requisiti, lo scambio all’interno dell’intero team di progetto è stato di fondamentale importanza.

“Affinché la cassaforma stampata in 3D possa essere utilizzata per diverse fasi, abbiamo utilizzato un rivestimento adeguato. In termini di sostenibilità, abbiamo optato per un materiale che può essere nuovamente staccato dalla cassaforma. Solo così possiamo garantire che il materiale sia separato per tipo”, afferma Jörg Petri di “New Digital Craft”. Lui e il team “Virtual Engineering” di “BASF Forward AM” hanno apportato al progetto il loro know-how pluriennale nel campo della stampa 3D.

“Per BASF Forward AM, il progetto è una pietra miliare importante per dimostrare che i materiali utilizzati sono in grado di resistere alle elevate esigenze. Rientra nella nostra strategia di realizzare casseforme con la stampa 3D come alternativa alla costruzione di stampi tradizionali”, afferma Anke Johannes, Direttore Vendite Europa di BASF Forward AM. Per il materiale della cassaforma, il team ha scelto il filamento Ultrafuse® PET CF15, grazie alle sue eccellenti proprietà per le applicazioni di casseforme per calcestruzzo. Alla fine, il concetto di produzione e assemblaggio degli elementi della cassaforma era pronto.

Il test di resistenza
Ora è arrivato il momento di trasformare le scale in realtà. SW Umwelttechnik ha prodotto i gradini nella propria fabbrica con l’aiuto della cassaforma. Come materiale è stato utilizzato il calcestruzzo fibrorinforzato ad altissima resistenza. “Il nostro calcestruzzo permette di realizzare forme molto sottili e complesse, che non potrebbero essere realizzate con il normale calcestruzzo armato. È fantastico poterlo dimostrare in modo così impressionante con la scala dell’unità “STEP2″”, afferma soddisfatto Klaus Einfalt, CEO di SW Umwelttechnik.

L’ufficio tecnico di WaltGalmarini è responsabile del calcolo e della valutazione della statica. Per verificare se i valori calcolati corrispondono alla realtà, i gradini sono stati inviati all’Empa. Lì sono stati sottoposti a varie prove di carico da parte degli esperti dell’Empa, sotto la supervisione dell’ufficio tecnico. Il primo prototipo composto da tre fasi, che sono state tutte testate singolarmente, ha soddisfatto ampiamente le aspettative e allo stesso tempo ha fornito nuovi risultati per ottimizzare il sistema.

Nel prototipo successivo, è stata messa alla prova non solo la statica ma anche la costruzione del sistema di scale. Tre gradini sono stati infilati l’uno sull’altro e bloccati insieme utilizzando il “memory-steel”, una tecnica di precompressione innovativa sviluppata dallo spin-off dell’Empa “re-fer”. Nel processo, le barre del tipo “re-bar R18” sono state collocate in cavità predefinite e ancorate meccanicamente. La precompressione è stata effettuata mediante riscaldamento elettrico. Successivamente, sono stati eseguiti ulteriori test per analizzare la capacità di carico dei singoli gradini e del sistema nel suo complesso. Il risultato: gli ingegneri hanno ritenuto il sistema complessivo affidabile.

“Sono molto soddisfatto che la scala non abbia convinto solo sulla carta, ma ora anche nella pratica. Questo rappresenta per noi una pietra miliare estremamente importante del progetto”, afferma Michael Knauss di ROK. Con questa “prova di concetto”, la produzione della scala finale può ora avere luogo – un altro passo importante verso la realizzazione dell’unità NEST “STEP2”.

Febbraio 2023
Tecnologia degli edifici intelligente grazie all’innovazione condivisa

Oggi gli immobili devono soddisfare una moltitudine di requisiti. Essendo un motore significativo delle emissioni di CO2 in Svizzera, svolgono un ruolo centrale nella politica climatica ed energetica elvetica. I requisiti per un uso economico ed efficiente dell’energia negli edifici sono di conseguenza elevati. D’altro canto, le richieste di sicurezza e comfort da parte degli utenti sono in costante aumento, con una contemporanea riduzione della complessità dell’applicazione. Una componente per risolvere questi requisiti, a volte apparentemente contraddittori, risiede nel collegamento in rete digitale dei sensori e dei dispositivi negli edifici.

Partnership preziose come motori di innovazione
La collaborazione con il Laboratorio Federale Svizzero per la Prova dei Materiali e la Ricerca (Empa) di Dübendorf si sta rivelando una partnership estremamente preziosa e fruttuosa per quanto riguarda lo sviluppo di edifici intelligenti e sostenibili. Nell’edificio modulare di ricerca e innovazione NEST, l’Empa sviluppa e testa tecnologie, sistemi e materiali insieme a partner della ricerca, dell’industria e del settore pubblico.

Bouygues Energies & Services ha fornito componenti HVAC prefabbricati come parte dell’unità NEST HiLo (“High Performance – Low Emissions”). Utilizzando il Building Information Modelling (BIM), sono stati creati una fabbrica e un piano di assemblaggio che include le specifiche del produttore, consentendo di ordinare i materiali direttamente dal modello. Nell’unità NEST “Sprint”, l’Empa ha messo in pratica con successo la costruzione circolare e l’”urban mining”. Sono stati utilizzati materiali e componenti riciclati per creare uno spazio ufficio flessibile in tempi molto brevi, conservando le risorse.

Nel campo del controllo predittivo, gli algoritmi di apprendimento consentono un notevole risparmio energetico rispetto agli algoritmi di controllo convenzionali, basati su regole, aumentando allo stesso tempo il comfort e la facilità d’uso dei sistemi edilizi.

Gennaio 2023
Il data center NEST aiuta con il riscaldamento

Il progetto ECO-Qube esamina come il mondo elettrico e quello termico possono essere uniti con l’infrastruttura IT. A tal fine, deve essere esaminato il potenziale di calore residuo dei microdata center per il riscaldamento degli edifici. I test sul campo si stanno svolgendo nel data center appena installato nell’edificio di ricerca NEST dell’Empa e in altre due località in Turchia e nei Paesi Bassi.

ECO-Qube è progettato per tre anni. Successivamente, il team vuole fornire linee guida per i progettisti e gli operatori di edifici. Il progetto è sostenuto dal programma di finanziamento dell’UE Horizon 2020. Riunisce partner della ricerca e dell’industria provenienti da Svizzera, Turchia, Spagna, Germania, Svezia e Paesi Bassi. “Il nostro obiettivo è ridurre di un quinto sia il fabbisogno energetico che le emissioni di CO2 dei piccoli data center”, afferma Çağatay Yılmaz, Innovation Manager presso il fornitore turco di soluzioni IT Lande e project manager di ECO-Qube, in un comunicato stampa dell’Empa citato .

Con l’aiuto di strutture Big Data e intelligenza artificiale, i dati dei sensori dei singoli componenti IT vengono accumulati e combinati con simulazioni del flusso d’aria per un raffreddamento preciso. Allo stesso tempo, i carichi di calcolo sarebbero distribuiti in modo tale che i sistemi funzionino nel modo più efficiente possibile dal punto di vista energetico.

I tre data center saranno inoltre integrati nei sistemi energetici dei distretti circostanti. Se possibile, dovrebbero essere alimentati da energia rinnovabile. “Per noi è interessante considerare il micro data center non solo come un consumatore elettrico, ma come un componente dinamico nel sistema generale”, spiega Philipp Heer, capo della piattaforma di ricerca energetica Energy Hub presso l’Empa.

Marzo 2022
L'opera d'arte produce energia solare

Le celle solari possono anche decorare gli edifici come oggetti d’arte. Ciò è dimostrato da un progetto che è stato ora implementato presso l’ edificio di ricerca NEST dell’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) e l’istituto di ricerca sull’acqua EAWAG. Le facciate dell’edificio sono state dotate di moduli fotovoltaici, che insieme danno vita a un’opera d’arte.

A tal fine, l’Empa ha realizzato il progetto denominato Glasklar, al quale ha collaborato con Zug Estates e studenti e docenti dei due dipartimenti di Design & Arte e Tecnologia e architettura dell’Università di scienze applicate e arti di Lucerna. Quest’ultimo ha progettato moduli fotovoltaici in un evento a blocchi di due settimane, che si abbinano visivamente all’edificio NEST come oggetti di design. Il design è stato realizzato dalla studentessa di design tessile Lynn Balli. È stato selezionato per l’uso nell’edificio NEST in un concorso di progettazione interdisciplinare.

“Se riusciremo a suscitare l’interesse dei progettisti nella progettazione di moduli fotovoltaici integrati nell’edificio, daremo un contributo importante a una maggiore accettazione delle facciate fotovoltaiche e quindi promuoveremo l’espansione della produzione di energia elettrica rinnovabile in Svizzera”, afferma Björn Niesen, innovazione NEST manager Messaggio dell’Empa citato.

Settembre 2021
Il pavimento dell'ufficio a NEST è stato costruito in modo che possa essere riciclato

L’unità uffici a NEST denominata Sprint è destinata a stabilire nuovi standard per l’edilizia circolare. La cerimonia inaugurale si svolgerà a metà aprile. Dovrebbe essere finito in estate. Sprint si trova al primo piano del NEST a Dübendorf. L’edificio modulare a tre piani è il centro di ricerca e innovazione del Federal Materials Testing and Research Institute ( Empa ) e l’istituto di ricerca sull’acqua del ETH Domain ( Eawag ).

Come affermato in un comunicato dell’Empa, i soggetti coinvolti nella progettazione si sono concentrati sulla ricerca delle soluzioni più generali possibili per un successivo smantellamento. In tal modo, seguono un approccio progettuale che facilita le modifiche future e lo smantellamento per recuperare sistemi, componenti e materiali. Gli edifici odierni devono essere costruiti in modo tale “che i loro componenti possano essere reinseriti nei cicli”, afferma Kerstin Müller, architetto responsabile presso baubüro in situ e amministratore delegato di Zirkular GmbH .

Il tuo collega Oliver Seidel sottolinea che il riutilizzo dei materiali è spesso associato a costi inferiori. “Ma il valore aggiunto sta in un’altra area: il riutilizzo è più sostenibile. E in termini di qualità non c’è perdita. ”Al contrario. Ad esempio, l’estetica di un vecchio parquet in legno rappresenta un valore aggiunto.

“Per la prima volta Empa unisce l’approccio al riuso alle esigenze del mercato di una costruzione veloce e flessibile”, afferma Enrico Marchesi, responsabile dell’innovazione e project manager di NEST. “Con la nuova unità ‘Sprint’, vogliamo dimostrare che queste esigenze possono essere soddisfatte insieme”.

Aprile 2021
Design eccellenti adornano la facciata fotovoltaica di NEST

Gli studenti dell’Università di scienze applicate di Lucerna hanno realizzato oggetti di design con moduli fotovoltaici. Devono essere installati sulla facciata dell’edificio di ricerca e innovazione NEST nel campus dell’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) a Dübendorf. In un concorso, gli studenti dei due dipartimenti universitari di design e arte , nonché di tecnologia e architettura dell’Università di scienze applicate e arti di Lucerna (HSLU ) sono stati invitati a presentare i loro progetti. Le opere d’arte sono state create come parte di un evento di blocco interdisciplinare di due settimane, secondo un comunicato stampa Empa.

Una giuria composta da sei membri ha selezionato come vincitore il design intitolato “Crystal Clear” di Lynn Balli. I suoi otto motivi possono essere visti sui moduli che saranno installati sulla facciata di NEST nell’estate 2021. Il progetto ha convinto la giuria con “l’elegante enfasi sulla dinamica del vetro e la riuscita realizzazione con otto singole opere d’arte”.

La giuria era composta da dirigenti di Empa, HSLU e Zug Estates . Il premio del pubblico è stato vinto dal progetto “Vernetzt” di Florence Schöb.

NEST è l’edificio congiunto di ricerca e innovazione dell’Empa e dell’istituto di ricerca sull’acqua Eawag . Le tecnologie ed i materiali di costruzione ed energetici sono testati nell’edificio modulare. Questo ha lo scopo di promuovere l’uso sostenibile delle risorse e dell’energia.

Marzo 2021
NEST sta progettando una nuova unità STEP2

Una nuova unità si sposterà nel Dübendorfer NEST , l’edificio per la ricerca e l’innovazione dell’Eidgenössischer Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) e Eawag , l’ istituto di ricerca sull’acqua del dominio ETH. Si chiama STEP2 . Secondo un comunicato stampa dell’Empa, sono attualmente in fase di progettazione due nuovi piani nell’edificio NEST esistente per questo workshop sull’innovazione.

Questi sono rivolti in avanti come il NEST stesso: una scala a chiocciola a forma di colonna vertebrale dalla stampa 3D collegherà i due nuovi piani. Un soffitto in filigrana a coste richiede circa un terzo di materiale in meno rispetto a uno convenzionale e un involucro edilizio efficiente dovrebbe garantire un comfort ottimale. Ulteriori informazioni su questi e altri dettagli costruttivi innovativi, nonché informazioni regolari sulla creazione dell’unità, sono disponibili sul sito web di STEP2.

Il progetto stesso è stato avviato da BASF. Insieme a numerosi altri partner della scienza e dell’industria, l’unità STEP2 lavorerà “intenzionalmente” verso soluzioni sostenibili e commerciabili per gli involucri degli edifici, i sistemi energetici, la produzione digitale e industriale e l’economia circolare. “Questa collaborazione interdisciplinare ha lo scopo di garantire che il balzo sul mercato possa finalmente avere successo il più rapidamente possibile”, afferma Enrico Marchesi, Principal Innovation Manager di BASF, il partner principale della nuova unità.

Il team di progetto, secondo l’annuncio, sta attualmente completando il progetto preliminare. La pianificazione della costruzione dovrebbe iniziare all’inizio del 2021. Il completamento è previsto per l’estate 2022.

Dicembre 2020
Energy Lab mira a fornire innovazioni per la transizione energetica

L’ NTN Innovation Booster Energy Lab inizierà ufficialmente i suoi lavori a gennaio 2021. Tuttavia, una tale dinamica è già emersa che il primo di un totale di 50 progetti pianificati è già stato lanciato, scrive l’ Università di scienze applicate di Lucerna in un comunicato stampa . Dovrebbero portare a innovazioni nella generazione, stoccaggio e utilizzo efficienti di energie rinnovabili che siano anche commerciabili.

Il consorzio di oltre 200 membri è gestito strategicamente dall’Università di scienze applicate di Lucerna. Oltre al Central Switzerland Innovation Park e al NEST – la piattaforma di ricerca e innovazione del Federal Materials Testing and Research Institute e dell’istituto di ricerca sull’acqua del settore ETH – questo include numerose altre istituzioni, tutte le università svizzere di scienze applicate e l’ ETH di Zurigo . L’Energy Lab è finanziato dall’agenzia svizzera per l’innovazione Innosuisse con 1,5 milioni di franchi per un periodo iniziale di quattro anni.

Più di 200 aziende sono già collegate tramite il Central Switzerland Innovation Park, “e la tendenza è in aumento”, continua il messaggio: “Perché l’Energy Lab è una rete aperta a cui le parti interessate possono contribuire in qualsiasi momento”.

“Le sfide sono così complesse che non possono più essere risolte con misure individuali, ma solo con una cooperazione su larga scala tra industria, politica, scienza e società”, si cita nella comunicazione Ludger Fischer, responsabile del progetto e professore presso l’Università di scienze applicate di Lucerna. . “Le soluzioni offriranno un valore aggiunto concreto per l’economia e potranno quindi essere implementate!”

Novembre 2020