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Iniziamo il 2023 con un articolo che vuole gettare le fondamenta per il futuro professionale del settore edile e incoraggiare un aumento dell'uso produttivo della metodologia BIM. Vediamo quindi le tecnologie emergenti e i futuri trend tecnologici da tenere sott'occhio per rimanere sempre sul pezzo.
BIM, BIM e ancora BIM!
Siamo nel 2023 e usare il CAD come strumento per la progettazione sta diventando controproducente: rallenta l'azione progettuale, che rimane ancorata al passato, aumentando il rischio di essere tagliati fuori dal mercato.
Ormai non basta più saper utilizzare più o meno bene un software BIM authoring, porta di accesso a tecnologie che facilitano e/o ampliano le capacità della professione, offrendo nuove opportunità e sbocchi lavorativi. Il BIM evita l'effetto salita, intesa come quella sensazione che si prova quando stai affrontando una salita con una bicicletta a pedalata muscolare e un gruppo di biciclette con pedalata assistita, ti supera. Lo stesso accade nell'ambito lavorativo: aziende con strumenti di supporto avanzati lavorano con maggiore accuratezza e senza mai fermarsi, al contrario di quelle che non seguono l'innovazione. Per queste, una fermata è sempre dietro l'angolo, con il rischio di non avere più le forze di ripartire.
Possiamo ascoltare le testimonianze di ciò che rappresenta il BIM per i tecnici che lo hanno adottato grazie al podcast Archicad Talks, con Michele Bondanelli nel mondo del restauro, con Olimpia Lorenzini nella progettazione dell'edilizia scolastica, con Diego Bortolato nel mondo della libera professione e con Stefano Mare nella gestione immobiliare delle pubbliche amministrazioni.
La blockchain
In un precedente articolo abbiamo parlato più approfonditamente della tecnologia blockchain, perciò qui facciamo una veloce sintesi. Si tratta di un registro cronologico immutabile che può essere utilizzato nel mondo delle costruzioni in vari modi, a partire dal riconoscimento della proprietà intellettuale dei progetti, passando dal controllo totale sulla filiera dei materiali impiegati in cantiere per arrivare agli Smart Contracts.
Nel mondo BIM, trattandosi di una tecnologia complessa, l'implementazione deve avvenire in ambito CDE e in modo trasparente per tutti gli utenti. Al contrario della prossima tecnologia che andremo ad affrontare, questa è una strada ancora tutta da intraprendere e da sviluppare.
La Stampa 3D per la creazione di prototipi
Il processo di stampa in 3D è molto interessante: una volta creato il modello tridimensionale è possibile creare un prototipo tramite le stampanti 3D direttamente in ufficio. Lo possiamo quasi definire come il passaggio al digitale dei modellini fatti a mano che venivano creati in fase di progettazione.
Per il settore edile è subito cominciata una ricerca per l'implementazione di questa tecnologia, con lo scopo di ottenere i modelli stampati in scala 1:1. Si possono stampare strutture ed edifici in 3D più rapidamente e con meno dispendio di denaro, utilizzando materiali come il cemento o materiali naturali.
In questo senso i risultati sono notevoli, come per esempio: la prima casa net-zero stampata in 3D realizzata da Mighty Buildings in California; TECLA, progettata da Mario Cucinella Architects e realizzata da WASP, che utilizza la terra come materiale da costruzione; BioHome3D progettata e realizzata grazie all'Advanced Structures and Composites Center dell'Università del Maine - primo esempio di edificio costituito solo da materiali a base biologica come farina di legno o segatura fine mescolata con un legante a base di mais.
Un'altra interessante applicazione della stampa 3D è la creazione di case autonome per lo spazio con riferimento a nomi illustri come Bjarke Ingels Group (BIG), NASA ed ICON.
Sono da tener conto anche i due esempi infrastrutturali della passerella Striatus: la prima, progettata da Zaha Hadid Architects, realizzata in cemento ed esposta alla Biennale di Architettura a Venezia nel 2021; la seconda, è un ponte in acciaio Inox stampato in 3D e situato ad Amsterdam, nel quale è presente un sistema di sensori per monitorare le vibrazioni e permettere eventuali correzioni per le future costruzioni.
Digital Twin e Intelligenza Artificiale
Trovate un articolo di approfondimento nel blog anche per i Digital Twin. In sintesi, si tratta di modelli digitali di sistemi o processi reali che funzionano utilizzando dati raccolti da sensori e altre fonti di informazione. Possono essere utilizzati per:
- Simulare il comportamento di sistemi/processi reali;
- Prevedere l'impatto di eventuali cambiamenti;
- Monitorare in tempo reale lo stato attuale del sistema/processo reale.
Il monitoraggio avviene dal confronto dei dati del modello con i dati provenienti dai sensori, consentendo in questo modo di identificare eventuali problemi o anomalie e provvedere alla risoluzione.
Questa tecnologia unita al nuovo formato dotbim ed alla compressione delle mesh, messa in campo da Arksan, apre la strada al Mobile Digital Twin, che permette l'utilizzo di questi strumenti da smartphone e tablet. Tendenza che delinea uno spostamento verso il Cloud della consultazione e dell'utilizzo dei Digital Twin.
Del naturale incrocio tra tecnologia GIS e Digital Twin ne abbiamo parlato. All'appello manca solo l'ormai onnipresente intelligenza artificiale che, in questo caso, può essere applicata efficacemente come strumento di gestione predittiva degli asset a cui viene applicata. Infatti, utilizzando i dati registrati dai sensori di un asset edilizio, è possibile predire l'insorgenza di problematiche future che possono essere risolte nel presente o con una programmazione degli interventi di manutenzione.
Una questione delicata riguarda la privacy dei dati raccolti dai Digital Twin, che potrebbero includere informazioni personali o sensibili. È importante assicurarsi che i dati raccolti siano trattati in modo sicuro e che le misure di protezione della privacy siano adeguate; inoltre, che gli utenti siano informati su come i loro dati vengono utilizzati e sulla possibilità di esercitare il loro diritto alla privacy.
Ritengo che questo sia un tema centrale della teoria dei Digital Twin, che spesso non viene adeguatamente affrontato nelle trattazioni di questa tecnologia.
La robotica per trasporti e sicurezza
Nel mondo delle costruzioni sta aumentando l'impiego di robot che possono essere utilizzati per svolgere una varietà di compiti, in modo più preciso e rapido rispetto agli esseri umani.
Tuttavia, il loro uso è ancora relativamente limitato nell'edilizia, poiché molti compiti di costruzione richiedono ancora la flessibilità e la creatività che solo gli esseri umani possono fornire. Nonostante l'ingente investimento economico, si prevede che l'impiego di robot nel settore aumenterà nel corso degli anni in concomitanza al loro sviluppo tecnologico.
Un esempio molto pratico dell'utilizzo di robot nell'edilizia è avvenuto in Giappone dove, a causa della scarsità di manodopera locale, si sono serviti di questa tecnologia per sostenere l'offerta di nuove case. Il robot Hadrian X sviluppato dalla australiana Fastbrick Robotics è in grado di posare precisamente, utilizzando un laser e un braccio meccanico, fino a 1000 blocchi all'ora.
In Europa viene utilizzato il robot SAM (Semi-Automated Mason) sviluppato dalla società statunitense Construction Robotics, la cui attività può esser controllata tramite smartphone.
Passiamo all'utilizzo del sorprendente Spot, il cane robot di Boston Dynamics che non è nuovo sulle pagine di questo blog. Al momento Spot viene utilizzato principalmente per compiti di ispezione e trasporto, piuttosto che per la costruzione vera e propria. Infatti, è stato utilizzato per eseguire ispezioni di sicurezza in cantieri edili, per verificare che i lavori venissero eseguiti in modo sicuro e conforme alle specifiche e per trasportare attrezzature in luoghi difficili da raggiungere per gli esseri umani.
Come già accennato Spot può essere equipaggiato con strumenti SLAM, permettendo di fare scansioni in movimento, senza necessità di punti fissi per lanciare la scansione del costuito.
Infine, Spot è stato utilizzato anche per il monitoraggio dei lavori di restauro nell'area archeologica di Pompei. In questo caso, il robot è stato affiancato da piccoli droni per:
- Eseguire ispezioni delle strutture in modo da poter individuare eventuali danni o problemi senza dover disturbare i lavoratori o il sito stesso;
- Raccogliere dati sullo stato delle strutture, utili al fine di pianificare il restauro e garantire che venga eseguito in modo sicuro e accurato.
I droni: estensione del lavoro umano
Il compagno di passeggiate di Spot nel Parco Archeologico di Pompei è il drone Leica BLK2FLY, capace di effettuare scasioni 3D della zona sorvolata, compendio del lavoro svolto a terra.
In generale, i droni sono utilizzati per raccogliere dati sulle costruzioni, per esempio per fare ispezioni di edifici o per creare mappe del terreno. Possono anche essere utilizzati per trasportare materiali o per eseguire lavori di montaggio in zone difficili da raggiungere.
Nel caso dell'uso nel rilievo del costruito, ricordo che non basta avere un drone per ottenerne il modello. Infatti, dopo il volo di rilievo, composto di tutti i suoi crismi ed i necessari permessi come da regolamento, bisogna utilizzare software adatti per la restituzione corretta di ciò che si è rilevato.
Si tratta di un tipo di lavoro molto specializzato che può esser eseguito efficacemente solo da personale dedicato. Basti vedere le numerose società nate che si occupano solo di fornire questo tipo di servizio. Ciò non toglie che anche per i piccoli uffici possa diventare un utile strumento per il rilievo di facciate e/o edifici, tenendo conto che la normativa è in costante aggiornamento è che ci vuole un discreto investimento iniziale.
Scan to BIM
Oltre ai metodi di scansione del costruito citati in precedenza, si sta diffondendo l'uso di strumenti equipaggiati con LiDAR (come iPhone Pro ed iPad Pro) e grazie anche a supporti come Matterport Axis, che trasformano lo smartphone in un laser scanner portatile.
Non bisogna dimenticare che anche Leica ha il suo hardware specializzato, ovvero CycloneField360, che lavora in accoppiata con sistemi iOS per esportare la nuvola di punti e utilizzarla con Archicad.
Oltre all'hardware, arriva in soccorso anche il software come Sitescan, EveryPoint, GeoSlam e, il più recente, RealityScan, un'applicazione direttamente collegata al mondo Unreal Engine. Sono attesi ulteriori sviluppi della tecnologia NeRF, proposta di Nvidia ed in partiolare di NeRFStudio, grazie al quale, nella sua demo, è stato possibile vedere l'estrazione di informazioni 3D da una serie di immagini 2D in modo da ricostruire un ambiente tridimensionale.
Molto attesa l'implementazione della conversione automatica di pareti, finestre, porte, pavimenti ed altri oggetti in entità riconosciute nei software di BIM authoring e del linguaggio IFC, tramite il kit di sviluppo pensato dall'ODA - c'è in campo un enorme risparmio di tempo lavorativo!
Realtà virtuale e Metaverso
Grazie all'utilizzo di BIMx e dei Google Cardboard la possibilità di accedere alla realtà virtuale per i nostri progetti è decisamente più alla portata rispetto ai costosi visori, attuali e futuri, in commercio.
In ogni caso, la direzione che i produttori vogliono intraprendere per i visori è risultata chiara con la presentazione del visore HTC Vive XR Elite al International Consumer Electronics Show (CES per gli amici) del 2023. Si tratta di un visore per realtà virtuale e mista estremamente compatto, leggero (625 grammi) e wireless, con un'autonomia di due ore, risoluzione 2K per occhio a 90 Hz. Apparecchio dal costo più accessibile, permette agli studi di avvicinarsi al mondo della presentazione dei progetti con la realtà virtuale, visualizzare il prodotto finale in modo realistico e facilitare la comunicazione con i Clienti, potendo modificare direttamente nello spazio virtuale i materiali e le scelte architettoniche.
Quando si parla di visori e di realtà virtuale, immagino che il pensiero corra veloce al famigerato Metaverso, ma in attesa che venga definito un campo di impiego significativo e credibile, possiamo pensarlo come ad un luogo in cui progettisti si possono riunire per vedere e modificare un progetto tridimensionale condiviso come avviene in SpaceForm.
Emerge anche però la possibilità che il Metaverso possa essere un luogo in cui nascerà l'interazione tra l'uomo e la macchina. Si potrebbe dialogare naturalmente sfruttando la nuova tecnologia di ChatGPT (da Generative Pre-trained Transformer), un modello semantico addestrato e creato da OpenAI con l’obiettivo di generare, in risposta alle domande degli utenti, testi realistici per conversazioni più naturali possibili pronunciati poi da un assistente vocale.
Il collante: la tecnologia BIM
Il collante di tutte queste tecnologie è uno solo: il modello informativo tridimensionale BIM. Basta dare un veloce sguardo a questo elenco di tecnologie emergenti per vedere che tutte si collegano facilmente al BIM e a tutti gli argomenti trattati sia in questo blog che nel podcast Archicad Talks.
Tutti questi temi conducono a un metodo di lavoro che non solo ci consente di essere più produttivi e più concentrati sul nostro lavoro di progettisti, ma rappresenta anche una vera e propria porta di accesso alle tecnologie emergenti utili al nostro futuro lavorativo.
