Modulo abitativo “offsite” e “offshore” a doppia sicurezza sismica ed ambientale

Risultato della ricerca:

Il modulo abitativo S2_Home, si realizza, attraverso lo studio approfondito dei sistemi mobili e automontanti per rispondere ad una domanda di abitazione tipica degli insediamenti di emergenza o comunque degli scenari di nuovo insediamento. Puntando all’alta qualità dell’abitare, all’efficienza delle prestazioni di funzionamento ed uso, alla versatilità della costruzione di potersi localizzare in differenti clima e siti sensibili.
L’innovazione di processo per il prototipo risponde ad alti livelli di requisiti: all’evoluzione di sistemi tecnologici e forniture tecniche, per caratterizzare il modulo e renderlo disponibile a sistemi aggregativi di scenari differenti geograficamente e sulle performances richieste, all’economia della sua realizzazione attraverso i processi di ottimizzazione e risparmio dei modelli di funzionamento energetico e dei servizi, inoltre a quella economia di scala attuabile sulla filiera di produzione, utilizzando tecniche e lavorazioni avviate nelle officine dell’azienda, ma direttamente riferibili ai processi di “industrial ecodesign”.
La prima fase dell’esperienza, ha realizzato il livello di innovazione di processo attraverso il proof of concept” – una prova di fattibilità di metodo e progetto – della S2_Home, che ha condotto alla definizione del tipo funzionale e tecnologico, del controllo del suo livello di prestazioni ambientali e di sicurezza, dal punto di vista energetico e sismico e della sua capacità di essere realizzato in sistemi fuori cantiere e con manufacturing di officina.
La seconda fase dell’esperienza, ha realizzato il livello di innovazione di processo attraverso il “prototipo – MVP” (minimum avaible product), della S2_Home, puntando alla fase successiva di fattibilità, con l’ingegnerizzazione di processo del design di fabbrica, con la migliore integrazione tra impianti e tipologia del prototipo e con la definizione del sistema tecnologico dell’involucro, della sua pelle, del sistema di automazione delle pareti per il montaggio in cantiere.
Inoltre la caratteristica del MVP, consente che si giunga alla realizzazione del prototipo, rendendo disponibile ad accogliere sistemi provenienti da altre filiere innovative dei componenti (infissi, rivestimenti, impianti integrati, etc…) e confrontando scelte progettuali e tecnologiche con l’operatività strumentale delle officine.
Tutte le attività di seguito esposte, attraverso il processo di design guidato dall’innovazione, creano una relazione tra la prima fase e la seconda, nella relazione tra innovazione e specializzazione del prototipo MVP.
Il livello di specializzazione necessario per realizzare il tipo S2_Home, attraverso opere di realizzazione in officina, trasferisce quell’approccio tipico dei processi di innovazione, capaci di diventare pratiche sperimentali ma anche nuovo now how, grazie al trasferimento delle conoscenze dei suoi operatori a tutti i livelli (network delle competenze). Di fatto il processo di design e ingegnerizzazione della S2_Home, attraversa tutte le fasi di innovazione dall’idea all’implementazione delle soluzioni tecniche, verso la prototipazione del primo modulo, con la sua realizzazione nelle officine De Masi. La declinazione dello stesso, verso la tipologia “prototipo-MVP”, trasferisce gli studi di sviluppo sperimentale anche alla fase di pre-industrializzazione.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

Il progetto-ricerca, articolato in due fasi (I^: febbraio 2017/settembre 2017; II^: febbraio 2019/luglio 2019) è stato interamente finanziato con risorse proprie destinate alla R&S da De Masi Industrie Meccaniche Spa.
Ad oggi non ha partecipato ad alcun bando competitivo per foundraising sulle attività svolte.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

Già dalla fase di concept verso il design integrato, è stato possibile tradurre le esigenze esprimibili per la qualificazione del modulo abitativo a doppia sicurezza ambientale e sismica, in classi di requisiti corrispondenti, attraverso l’analisi e lo sviluppo dei sistemi tecnologici, attraverso il lavoro di valutazione di elementi e parametri per arrivare alla definizione del tipo selezionato al fine della fabbricazione del prototipo/MVP.
Tutti i concetti presi in esame sono stati “multidimensionali”, come tutte le valutazioni cercate attraverso strategie usate nella loro complessità. Ogni decisione, su struttura, materiali, tecnologie, è stato il frutto di considerazioni tradotte in un disegno dedicato alla fase di realizzazione in officina e in cantiere.
I cinque elementi riconoscibili per l’edilizia off-site sono traiettorie direttrici anche per il progetto S2_Home: l’infrastruttura digitale, la produttività, le differenti scale di produzione, la sostenibilità ambientale, la qualità e la sicurezza insieme. Non ultimo, in termini di filiera produttiva industrializzata, l’affidabilità dei prodotti, la tracciabilità dei componenti, la manutenzione programmabile, così come il contenimento dei costi energetici. Essi diventano targets importantissimi per controllare il ciclo di vita del modulo abitativo come la sua sostenibilità economica nel tempo.
Attraverso le modalità costruttive “off-site” il cantiere diventa più leggero, un laboratorio sperimentale in cui affrontare le attività di assemblaggio e montaggio dei sistemi progettati.
Il rapporto tra fabbrica e cantiere ha ricadute dirette su qualità, comfort e sicurezza. Parimenti il processo di ingegnerizzazione fino ai disegni di fabbrica, si avvicina ad un concetto di industrializzazione evoluta, che ha molto a che fare con il digitale e il manufacturing, per il controllo delle soluzioni tecniche.
Il settore dell’offsite connesso all’offshore, con processi di ingegnerizzazione fino al cambiamento delle modalità di produzione industriale, è ancora una sfida aperta per il mercato. Infatti le aziende e i network di competenze che si interessano dei sistemi edilizi in offsite, ancora non hanno sperimentato modelli soddisfacenti per l’integrazione degli obiettivi dell’offshore.
E’ invece riscontrabile come per l’esperienza condotta sul modulo S2_Home, attraverso i processi di design integrated and assessing sustainability, si sia superato l’idea dell’industrializzazione quale forma tradotta di prefabbricazione evoluta, superando quindi i concetti di unificazione o modularità.
Piuttosto ci si è riferiti alla domanda iniziale di trasportabilità del modulo e di diversificazione dei differenti tipi, attraverso la varietà dimensionale e l’interfaccia della pelle d’involucro sensibile al contesto, raggiungendo alti profili di qualità nel design for manufacturing verso la prototipazione, delle possibili combinazioni di molti componenti e per il trasferimento delle loro caratteristiche nei disegni di fabbrica (giunzioni, nodi, telai, etc).
Ne deriva inoltre una ulteriore qualità in termini di sostenibilità e valutazioni delle performances dell’intero modulo abitativo, qualità ambientale raggiunta, oltre l’efficienza delle prestazioni
energetiche, per l’efficacia del processo costruttivo e delle scelte sui sistemi meno impattanti utilizzati per realizzare la S2_Home, secondo le regole ormai imposte per i processi della IV rivoluzione industriale, capaci di cogliere “tutte le potenzialità dell’innovazione”.

Titoli di proprietà intellettuale:

Il team di ricerca e l’Azienda, fin dalla conclusione della I fase del lavoro, hanno valutato la possibilità di brevettare il sistema involucro. Una soluzione innovativa che rappresenta “il prototipo” di un sistema che assume contestualmente tutte le capacità prestazionali riferite all’offsite e all’offshore.
Con la chiusura della II fase si potrà avviare il percorso verso la brevettazione, che sarà tanto più rispondente se si avrà la possibilità di affrontare le fasi successive con la realizzazione del primo prototipo c/o le officine delle aziende De Masi a Gioia Tauro.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

I risultati della ricerca sono applicabili ai settori:
– della conoscenza e della ricerca scientifica, per quanto riguarda i temi dell’offisite, dell’offshore, del design driven innovation, del design for manufacturing, dell’industrial design, delle smart grid e degli insediamenti in transizione, dei processi di gestione di progetti complessi e del modello necessario per assicurare il passaggio dei risultati della ricerca di sviluppo sperimentale alla ricerca industriale;
– del settore delle costruzioni, per quanto riguarda la progettazione e la realizzazione di moduli abitati sostenibili, a bassissimo consumo, trasportabili e durevoli, secondo i procedimenti industriali dei cantieri leggeri e verdi, delle tecnologie offsite e offshore in ambiente innovativo;
– del settore dell’organizzazione di nuovi insediamenti in transizione, basati non sulla temporaneità ma sulla temporalità del ciclo di vita dei moduli, della loro autosufficienza quali distretti energetici autonomi innestati su modelli di funzionamento da smart grid, e della loro capacità di innescare processi virtuosi circolari, nell’uso e gestione delle risorse alla scala di insediamento e del modello agile (parametri fisici, ambientali e digitali integrati) alla scala di edificio;
– del settore del testing e del monitoraggio ambientale, per quanto riguarda la organizzazione, sistematizzazione e gestione di dati provenienti dai livelli di funzionamento dei sistemi tecnologici e delle loro prestazioni alla scala di edificio e dei sistemi metabolici alla scala di insediamento (aria, acqua, rifiuti, energia..)

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Dalla valutazione eseguita in dettaglio, emerge come la fase I e fase II del progetto-ricerca siano andate in 12 mesi di lavoro complessivo oltre il livello atteso, di solito attestabile sul TRL4 e abbiano anticipato con le attività svolte nella fase II, le attività di prototipazione in ambiente rilevante a livello di laboratorio e in officina (processo pre-industriale), raggiungendo il livello di innovazione TRL5/TRL6.
Ciò consente di affrontare tutta la fase successiva di industrializzazione, con il 3° e 4° step in continuità, raggiungendo i livelli TRL 7/8/9, con le attività descritte in programma e come oggetto delle richieste per il bando ingegno (realizzazione prototipo in scala reale e avvio attività per brevettazione).
Per la fase III e IV del progetto, con la realizzazione del prototipo/MVP in officina, sarà ancora importante il trasferimento tecnologico dalla fase II con le competenze coinvolte, in aggiunta alla squadra di addetti delle officine, con un coordinamento scientifico, un coordinamento operativo e un capo officina. Ma il modello di prototipazione scelto e connesso al MVP, prevede il coinvolgimento di altri soggetti provenienti da filiere innovative industriali per implementare nei sistemi tecnologici, componenti che possono aggiungere valore al progetto S2_Home e trasformarlo anche in un oggetto per svolgere testing in situ sui temi del monitoraggio ambientale (prevista già l’integrazione di un’azienda per i rivestimenti riciclati per esterni, per gli infissi, per i moduli solare-fv e la sperimentazione di un sistema di facciata cinetica attraverso la tecnologia Arduino-LoRa).