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Digital twin

 

IL DIGITALE ALLA CONQUISTA DEL MONDO 

I “digital twin”, ovvero le copie virtuali di impianti tecnici reali sono da tempo lo standard in molti settori. Questa tecnologia sta ora prendendo piede anche nell’edilizia, in quanto offre il vantaggio di poter pianificare meglio progetti edilizi e infrastrutturali complessi per renderli più efficienti nel funzionamento.

Testo Tino Scholz

Questa innovazione è nata del tutto per caso. Frequente utilizzatore di aerei, Phil Bernstein si trovava proprio in volo quando cominciò a parlare con il suo vicino di posto: l’architetto responsabile della costruzione della Freedom Tower, il grattacielo che dal 2014 ha preso il posto del World Trade Center a New York. Bernstein lavorava per l’azienda di software statunitense Autodesk, che si era specializzata nella progettazione 2D e 3D, tra l’altro anche nel settore edile. I due si misero a parlare delle problematiche che gli architetti si trovavano a dover affrontare nel loro lavoro. In particolare, il discorso si soffermò sulle costruzioni sotterranee, un lavoro molto complesso, con tanti aspetti da considerare e un rischio elevato di errori, ma Bernstein aveva la soluzione. Suggerì al suo vicino di posto di utilizzare un metodo digitale, oggi conosciuto come Building Information Modeling, in breve BIM.

 

 

Foto: Getty Images/ansonmiao

La trasformazione digitale nella costruzione di edifici si è diffusa inizialmente e principalmente negli Stati Uniti.

Autodesk e gli architetti della Freedom Tower avviarono una collaborazione di grande successo. Il famoso Wall Street Journal scrisse addirittura un articolo, con ricadute notevoli. “Quasi tutti i nostri partner commerciali che lavoravano nel settore dell’architettura vennero da noi per chiederci di fare la stessa cosa”, ricorda Bernstein oggi. Così ha preso avvio la trasformazione digitale nel settore edile, dapprima soprattutto negli USA. “La nostra collaborazione al progetto della Freedom Tower”, afferma Bernstein con convinzione, “ha rappresentato un punto di svolta per il BIM nell’intero settore.”

Guardando indietro forse questa affermazione è un po’ troppo entusiasta. Oggi, a dodici anni da quell’incontro casuale in aereo, i “gemelli digitali” non sono onnipresenti nel settore edile, ma si può comunque parlare di un piccolo boom e il BIM sta gradualmente diventando lo standard. L’azienda di consulenza Roland Berger stima che il mercato per le applicazioni BIM entro il 2022 presumibilmente quadruplicherà: da 2,7 miliardi di dollari USA nel 2014 a circa 11,5 miliardi. Questo significa tuttavia, avvisa la ricerca, che le imprese di costruzioni che non adottano questa tecnologia arretreranno sempre più rispetto alla concorrenza: “Il BIM sta diventando gradualmente lo standard del settore edile. Senza accesso al sistema, a medio termine le aziende saranno spinte ai margini del mercato, poiché il processo di adeguamento è dispendioso in termini di tempo e denaro.”

I PROGETTISTI CHE NON PUNTANO SUL BIM POTREBBERO ANCHE ESSERE SPINTI FUORI DAL MERCATO, SOSTENGONO LE INDAGINI DI MERCATO.

PREVISIONE DEGLI ERRORI

Il Building Information Modeling rispecchia la crescente digitalizzazione del settore edile. Il gemello digitale di un edificio è tuttavia molto più di un semplice modello 2D o 3D digitale. Un modello BIM si compone di un equivalente virtuale delle parti reali dell’edificio e di parti che sono necessarie per la costruzione. Questi elementi possiedono tutte le caratteristiche dei loro equivalenti reali. Gli elementi intelligenti sono i prototipi digitali degli elementi fisici dell’edificio come pareti, pilastri, finestre, porte, scale etc. Questi prototipi digitali consentono di simulare l’edificio e il suo comportamento e di capire, verificare e ottimizzare il progetto ancora prima che l’edificio venga effettivamente costruito.  

Tutti i partner coinvolti nella costruzione hanno accesso ai modelli e ai dati che vengono continuamente inseriti per l’intera durata del progetto e aggiornati anche dopo che l’edificio è stato costruito, cosa che si rivela molto utile per gli interventi successivi di ristrutturazione e restauro. Il gemello digitale non viene archiviato in centinaia di faldoni, come accade per i progetti tradizionali, ma viene costantemente aggiornato, per cui la costruzione diventa sostenibile e più efficiente. 

Eppure il gemello digitale non è una novità assoluta. Nella costruzione di macchinari e automobili o in elettrotecnica la progettazione 3D è utilizzata da tempo, soprattutto nei prototipi virtuali. “Nella produzione in serie questa procedura è abbastanza comune. Se produco un milione di pezzi, prima di cominciare è meglio essere pignoli”, afferma Norbert Rupp, responsabile del reparto Building Advisory Services di TÜV SÜD. “Molti costruttori si stanno rendendo conto che ora esistono queste possibilità anche nel loro lavoro e che la cosa sta diventando sempre più importante.” 

Rupp è un esperto in materia. Con il suo reparto in TÜV SÜD offre da anni consulenza ai costruttori nella gestione degli edifici. “Puntando sempre più sul BIM offriamo ai nostri clienti un valore aggiunto digitale”, spiega Rupp. “Due sono le domande che ci pongono i costruttori: come funziona il BIM e come posso utilizzarlo in modo da trarne vantaggi nel mio lavoro? Noi li accompagniamo e offriamo loro consulenza lungo l’intero ciclo di costruzione. Perché anche noi ci siamo resi conto che il BIM è una novità positiva e aiutiamo le aziende a trasformare questa innovazione in un vero valore aggiunto.”

Questo cambiamento è accelerato dallo sviluppo di una città intelligente e smart con infrastrutture e edifici collegati in rete. “Nel settore edile si tratta di andare oltre la semplice realizzazione di un sistema autoreferenziale, chiuso all’esterno", spiega Günter Wenzel, team leader in Virtual Environment presso il Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation, attualmente impegnato a studiare i vantaggi del software BIM. “Nel settore delle costruzioni, edifici e infrastruttura sono sempre più collegati tra loro. La gestione dell’energia e la mobilità sono solo due aspetti. Oggi non è più possibile considerare un edificio come qualcosa a sé stante, serve dunque un modello digitale.”

Foto: unsplash/Colton Duke

La Freedom Tower a New York City è stato uno dei primi grattacieli ad essere realizzato con la tecnologia BIM.

Lo abbiamo notato da tempo a livello globale. Nel 2014 la realizzazione della Shanghai Tower, un edificio di oltre 600 metri, ci ha insegnato alcune cose: il gemello digitale ha consentito non solo di portare a termine il progetto nei tempi previsti, ma anche di risparmiare in termini di materiale e manodopera. Il risparmio per i materiali è stato addirittura del 32%. Anche nel progetto ferroviario Crossrail, una nuova linea metropolitana di superficie di oltre 100 chilometri nell’area di Londra, grazie all’utilizzo del BIM tutto sta procedendo secondo i piani.

Il colosso chimico BASF si è affidato al BIM, e agli esperti di TÜV SÜD, per la costruzione della camera bianca di un nuovo laboratorio. “Questa camera bianca è un modello di riferimento per BASF in termini di efficacia del BIM. Noi aiutiamo soprattutto nel lavoro preparatorio”, spiega l’esperto di TÜV SÜD Norbert Rupp. “Abbiamo sviluppato una serie di standard ai quali tutti i soggetti coinvolti si devono attenere. I primi risultati digitali sono attivati e attualmente li stiamo verificando.” In uno stabilimento di lavorazione delle carni del colosso alimentare Rewe, TÜV SÜD sta conducendo una simulazione delle caratteristiche termiche dell’edificio. “In base al gemello digitale possiamo simulare i cicli all’interno dello stabilimento. Quando si lavorano le carni serve una regolazione ottimale della temperatura in tutti gli ambienti. Siamo così in grado di capire come far funzionare in modo efficiente e affidabile i sistemi di refrigerazione”, spiega Rupp.

ALCUNI COSTRUTTORI TEMONO CHE IL BIM SIA RISCHIOSO: IN REALTÀ È VERO IL CONTRARIO.

ESITAZIONI NEL SETTORE EDILE

Il BIM ha conquistato il mondo, anche se non in maniera capillare. La Scandinavia è all’avanguardia nell’uso del Building Information Modeling. Secondo la rivista specializzata “NBS International BIM Report”, in Danimarca i gemelli digitali vengono utilizzati in quattro su cinque progetti pubblici. Seguono il Canada, la Gran Bretagna e il Giappone. E la Germania? “Ci stiamo muovendo”, assicura Günter Wenzel del Fraunhofer Institut. “La Germania non è poi così indietro come alcuni sostengono.” 

Al momento stiamo cercando di recuperare quello che ci siamo persi nelle prime fasi del BIM. Con un progetto graduale in tre fasi il governo federale intende seguire l’esempio dei pionieri del BIM quali la Gran Bretagna e la Scandinavia. Secondo gli obiettivi di questo progetto modulare, dal 2020 il BIM sarà lo standard nella progettazione e nella realizzazione dei grandi progetti infrastrutturali del Ministero federale tedesco dei trasporti, dell’edilizia e dello sviluppo urbano.  

Entro la data obiettivo del 2020, una serie di progetti pilota dovrebbero consentire di accumulare esperienza pratica nell’uso del BIM. Oltre al tunnel ferroviario di Rastatt, che con una lunghezza di oltre quattro chilometri attraverserà l’intera città del Baden-Württemberg, si parla anche della costruzione del viadotto nell’Auenbachtal sulla strada statale 107 in Sassonia. L’impiego del BIM dovrebbe garantire anche un coordinamento ottimale tra i vari esperti coinvolti nel progetto.

Il fatto che in Germania il BIM non sia diffuso oltre questi progetti pilota è dovuto allo scetticismo di molte aziende del settore. Alcuni costruttori ancora oggi pensano che sia rischioso affidarsi ai gemelli digitali. In realtà è vero il contrario: il BIM offre ai costruttori una maggiore sicurezza dei costi e contribuisce a ridurre al minimo i rischi. “Il settore edile è piuttosto tradizionale e per decenni ha lavorato seguendo un modello prefissato, per cui ora il cambiamento sarà epocale. È del tutto comprensibile dunque che vi siano delle esitazioni”, afferma Norbert Rupp. “D’altronde non è che le aziende del settore acquistano un software standard e capiscono subito come funziona. Ma organismi come TÜV SÜD possono fornire un valido supporto.”

Foto: unsplash/Colton Duke

ALCUNI COSTRUTTORI TEMONO CHE IL BIM SIA RISCHIOSO: IN REALTÀ È VERO IL CONTRARIO.

Rupp prevede che questo tipo di expertise sarà sempre più richiesta in futuro. “Ci siamo già accorti dell’aumento della richiesta, ma vediamo che qualcosa si sta muovendo anche quando partecipiamo agli incontri del settore”, afferma. A fine marzo 2018 Rupp era a Cannes alla MiPIM, evento leader a livello europeo del mercato immobiliare. C’erano tutti: investitori, costruttori, architetti e progettisti. E tutti parlavano del BIM. “Si vedeva già che questa sarebbe stata la direzione” afferma Rupp. “Il succo delle discussioni era: chi non affronterà subito la questione, tra cinque anni sarà finito.”

 

 


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