ETH Zurigo stampa pietre artificiali in 3D per studiare il degrado degli edifici storici
I ricercatori del Politecnico di Zurigo utilizzeranno il binder jetting per fabbricare campioni di pietra con difetti controllati, riproducendo in laboratorio i meccanismi che causano il deterioramento delle arenarie nei monumenti svizzeri.
Due gruppi di ricerca dell’ETH Zürich hanno vinto un ETH Collaborative Grant 2026 per un progetto che applica la stampa 3D allo studio della conservazione architettonica. L’annuncio è arrivato l’8 ottobre 2026.
Il progetto, intitolato “Spatially graded 3D printing to elucidate contour scaling of building stones”, combina manifattura additiva e scienza dei materiali. L’obiettivo è comprendere perché le pietre degli edifici storici si degradano e perdono progressivamente porzioni della superficie.
Il problema del contour scaling
Il fenomeno del contour scaling causa il distacco di intere porzioni dello strato esterno della pietra. È particolarmente frequente nelle arenarie della Molassa utilizzate nell’Altopiano svizzero.
Il contour scaling si manifesta con la formazione di fratture interne parallele alla superficie esposta. Queste fratture crescono fino a provocare il distacco di strati superficiali.
Numerosi edifici monumentali svizzeri sono costruiti con arenarie della Molassa. Queste rocce sedimentarie hanno composizioni variabili a seconda della provenienza, rendendo complesso prevedere il comportamento nel tempo.
- Tecnologia: binder jetting per produrre pietre artificiali con difetti controllati
- Applicazione: studio accelerato del deterioramento in condizioni di laboratorio
- Prospettiva: sviluppo di elementi sostitutivi compatibili per il restauro
La collaborazione interdisciplinare
Due cattedre dell’ETH uniscono competenze complementari: chimica fisica dei materiali da costruzione e tecnologie digitali per l’architettura.
Il programma coinvolge la cattedra di Physical Chemistry of Building Materials, diretta da Robert J. Flatt presso il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Geomatica. Il secondo gruppo è la cattedra di Digital Building Technologies, diretta da Benjamin Dillenburger presso il Dipartimento di Architettura.
La piattaforma di stampa deriva da un sistema di grande formato sviluppato da Pietro Odaglia, ricercatore del gruppo di Dillenburger.
Binder jetting per campioni sperimentali
La produzione additiva permette di introdurre difetti e variazioni delle proprietà in posizioni precise, impossibili da controllare con pietre naturali.
La prima applicazione non riguarda la costruzione di facciate o monumenti stampati in 3D. I ricercatori realizzeranno campioni sperimentali con composizioni, porosità e zone di debolezza controllate.
Questi campioni verranno sottoposti a condizioni ambientali accelerate. Il controllo preciso delle caratteristiche interne permetterà di isolare i meccanismi responsabili del deterioramento.
Il binder jetting deposita strati di polvere legati selettivamente da un agente legante liquido. La tecnica permette di variare composizione e porosità durante la stampa, creando materiali con proprietà graduate spazialmente.
Dalla ricerca al restauro
La seconda direzione del progetto prevede lo sviluppo di elementi sostitutivi stampati in 3D, progettati per essere compatibili con le pietre originali.
Gli elementi sostitutivi dovranno avere caratteristiche meccaniche e chimiche compatibili con le arenarie storiche. La compatibilità è essenziale per evitare che le nuove pietre accelerino il degrado di quelle originali.
La stampa 3D offre la possibilità di replicare non solo la composizione, ma anche la struttura porosa interna. Questo livello di controllo è impossibile con le tecniche tradizionali di lavorazione della pietra.
Prospettive per la conservazione
Il progetto rappresenta un approccio innovativo alla conservazione del patrimonio architettonico. La possibilità di studiare il deterioramento in condizioni controllate accelererà la comprensione dei meccanismi coinvolti.
I risultati potrebbero applicarsi non solo alle arenarie svizzere, ma anche ad altri materiali lapidei utilizzati in edifici storici. La metodologia basata su campioni stampati in 3D con difetti controllati è trasferibile a diverse tipologie di pietra.
La combinazione di manifattura additiva e scienza della conservazione apre nuove possibilità per il restauro basato su evidenze sperimentali. L’ETH Collaborative Grant 2026 finanzia questa direzione di ricerca interdisciplinare.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Q&A
Quale tecnologia di stampa 3D utilizza il progetto dell'ETH Zurigo?
Il progetto si basa sul binder jetting, una tecnologia di manifattura additiva che permette di produrre campioni di pietra con composizioni, porosità e zone di debolezza controllate. Questo consente di riprodurre in laboratorio difetti difficilmente controllabili nelle pietre naturali.
Cosa studia il progetto sull'contour scaling delle pietre da costruzione?
Il progetto indaga il contour scaling, un fenomeno che causa fratture interne parallele alla superficie e il distacco di strati esterni della pietra. L'obiettivo è comprendere i meccanismi di deterioramento che colpiscono in particolare le arenarie della Molassa usate negli edifici storici svizzeri.
Quali gruppi di ricerca dell'ETH Zürich partecipano al progetto?
Partecipano due cattedre: la Physical Chemistry of Building Materials diretta da Robert J. Flatt, nel Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Geomatica, e la Digital Building Technologies diretta da Benjamin Dillenburger, nel Dipartimento di Architettura.
Il progetto prevede di stampare in 3D interi monumenti o facciate?
No, la prima applicazione non riguarda la costruzione di facciate o monumenti stampati in 3D. I ricercatori realizzeranno campioni sperimentali da sottoporre a test, con l'obiettivo di studiare il degrado e, in prospettiva, sviluppare elementi sostitutivi compatibili per il restauro.
Da quale sistema deriva la piattaforma di stampa usata nel progetto?
La piattaforma di stampa deriva da un sistema di grande formato sviluppato da Pietro Odaglia, ricercatore del gruppo di Benjamin Dillenburger. Il progetto combina così manifattura additiva e scienza dei materiali per lo studio della conservazione architettonica.
