Calcestruzzo e stampa 3D: la Prassi UNI per progettazione e controlli di qualità nelle costruzioni

Linee Guida UNI per opere in calcestruzzo realizzate con stampa 3D

È in consultazione pubblica la Prassi di Riferimento UNI (UNI/PdR) dedicata alle Linee guida per la progettazione e i controlli di qualità di costruzioni realizzate attraverso la fabbricazione digitale con materiali cementizi.

La futura UNI/PdR, proposta da Enel Green Power, rappresenta un passaggio strategico nel percorso di normalizzazione tecnica della stampa 3D del calcestruzzo (3D Concrete Printing – 3DCP), una tecnologia che sta progressivamente trovando applicazione anche nell’edilizia civile e nelle infrastrutture.

L’obiettivo del documento è quello di fornire linee guida sui principi, i criteri e le procedure applicabili alle costruzioni realizzate mediante tecniche di fabbricazione digitale, definendo i materiali cementizi e le attrezzature impiegabili nel processo. Il documento disciplina inoltre i controlli da eseguire durante le fasi di fabbricazione digitale e le modalità di verifica della qualità costruttiva delle opere realizzate.

 

3D Concrete Printing nel settore delle costruzioni: vantaggi, applicazioni e potenzialità

Negli ultimi anni la stampa 3D si è affermata come tecnologia chiave in numerosi comparti industriali, grazie alla diffusione dei paradigmi dell’Industry 4.0 e alla maturazione dei sistemi di fabbricazione digitale.

Nel settore delle costruzioni, la stampa 3D con materiali cementizi (3D Concrete Printing) rappresenta una forma evoluta di fabbricazione additiva, basata sulla deposizione stratificata e continua di una miscela cementizia a partire da un modello digitale tridimensionale. Il materiale, estruso da una testa di stampa robotizzata, viene depositato in condizioni rigido-fluide, acquisendo rapidamente la capacità di sostenere gli strati successivi.

Questo approccio consente di superare alcune limitazioni delle tecniche costruttive tradizionali e apre nuove prospettive in termini di efficienza, sostenibilità e libertà progettuale.

 

I principali benefici della stampa 3D del calcestruzzo rispetto ai metodi tradizionali

Rispetto ai metodi tradizionali, la fabbricazione digitale con materiali cementizi offre vantaggi significativi:

• Riduzione dei tempi di costruzione
  L’eliminazione delle casseforme e l’impiego di miscele a presa e indurimento controllati consentono riduzioni dei tempi complessivi di realizzazione fino a circa il 50%.
• Sostenibilità ambientale
  L’ottimizzazione geometrica e distributiva del materiale permette un uso più efficiente del calcestruzzo, contribuendo alla riduzione delle emissioni di CO₂ associate al processo costruttivo.
• Flessibilità geometrica e personalizzazione
  La stampa 3D rende realizzabili forme complesse e soluzioni non standard, difficilmente ottenibili con le tecnologie tradizionali.
• Maggiore sicurezza in cantiere
  L’elevato livello di automazione riduce l’esposizione degli operatori alle fasi più critiche delle lavorazioni.

In questo contesto, l’integrazione con la progettazione digitale e il BIM è un prerequisito imprescindibile: senza un modello digitale strutturato, il processo di fabbricazione additiva non può essere avviato.

 

Perché una Prassi di Riferimento UNI per la stampa 3D di opere in calcestruzzo

Nonostante le elevate potenzialità, la diffusione del 3D Concrete Printing richiede procedure standardizzate in grado di garantire:

• la corretta progettazione;
• la qualità dei prodotti;
• la sicurezza degli operatori;
• la corretta gestione delle risorse e dei processi.

La Prassi di Riferimento UNI risponde a questa esigenza fornendo un quadro tecnico-operativo, che definisce ruoli, responsabilità, criteri progettuali, controlli di qualità e prescrizioni di sicurezza, in coerenza con la normativa tecnica esistente.

 

Il progetto Enel Green Power a Montalto di Castro come riferimento per la Prassi UNI
La struttura e i contenuti della Prassi di Riferimento prendono origine dalle attività di ricerca e sperimentazione condotte nel corso del 2024 da Enel Green Power, in collaborazione con l’Università di Napoli Federico II. Tali attività hanno portato alla realizzazione delle prime opere civili definitive mediante stampa 3D del calcestruzzo presso il sito industriale di Montalto BESS, rappresentando un caso applicativo concreto e di riferimento per la definizione dei contenuti tecnici della prassi.
L’esperienza maturata a Montalto è stata approfondita in un articolo pubblicato su Ingenio (settembre 2024), nel quale vengono descritti il progetto, le soluzioni tecnologiche adottate e le principali ricadute operative per il settore delle costruzioni.
👉 Consulta l’articolo collegato

 

UNI/PdR stampa 3D per il calcestruzzo: struttura, capitoli e contenuti

La bozza della UNI/PdR sul 3D Concrete Printing è articolata in 11 capitoli, accompagnati da un’Appendice tecnica (Appendice A) dedicata alla scheda di controllo delle costruzioni realizzate con fabbricazione digitale con materiali cementizi.

 

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I primi quattro capitoli definiscono il quadro introduttivo e i principi:

1. Scopo e campo di applicazione
2. Riferimenti normativi e legislativi
3. Termini e definizioni
4. Principi generali

 

Sicurezza strutturale e azioni sulle costruzioni

Il Capitolo 5 affronta il tema della sicurezza strutturale, stabilendo che le opere realizzate mediante stampa 3D del calcestruzzo devono essere progettate, eseguite, collaudate e manutenute in modo da garantire i livelli di sicurezza previsti dalla legislazione vigente.

La valutazione avviene secondo il consueto approccio agli Stati Limite Ultimi (SLU) e agli Stati Limite di Esercizio (SLE), applicando quanto indicato al capitolo 2 delle NTC 2018 o nella serie UNI EN 1990 (Eurocodici).

La prassi precisa che la tecnologia 3DCP non introduce differenze sostanziali in termini di sicurezza tra produzione in stabilimento e realizzazione tramite fabbrica mobile in sito, poiché metodologie e attrezzature risultano equivalenti.

Il Capitolo 6 disciplina le azioni agenti sulle costruzioni, rimandando alle NTC e alla UNI EN 1991-1-1 per la definizione dei carichi. In assenza di dati specifici del produttore, il peso proprio dei materiali stampati deve essere assunto pari a quello del calcestruzzo ordinario o delle malte cementizie.

 

Elementi strutturali e componenti edilizi realizzabili con 3DCP

Il Capitolo 7 descrive le principali tipologie di elementi strutturali e non realizzabili mediante fabbricazione digitale, tra cui:

• Pareti portanti monolitiche, armate o non armate;
• Setti e nuclei verticali per irrigidimento strutturale;
• Fondazioni superficiali e plinti, anche con inserti per connessioni meccaniche o sistemi di ancoraggi;
• Solai leggeri autoportanti o da completare con getti tradizionali;
• Casseforme a perdere, utilizzate come stampo per elementi in c.a.;
• Elementi ibridi, che integrano 3DCP con materiali diversi come legno, acciaio o laterizio.

All’interno della PdR, particolare attenzione è riservata agli edifici monopiano e a due piani con pareti portanti realizzate mediante 3D Concrete Printing, nonché ai sistemi di fondazione eseguiti con la stessa tecnologia.

 

Progettazione e analisi strutturale di edifici realizzati con stampa 3D

Per gli edifici realizzati con fabbricazione digitale, la prassi chiarisce che:

• si applicano i requisiti contenuti ai paragrafi §4.1 e, in particolare al §4.1.11, delle NTC 2018 validi per il calcestruzzo non armato o a bassa percentuale di armatura;
• la classe minima di resistenza dei materiali cementizi per la fabbricazione digitale di elementi strutturali deve essere C20/25;
• l’analisi strutturale deve essere condotta in campo elastico lineare, assumendo un comportamento non dissipativo delle strutture;
• le analisi non lineari sono ammesse solo a fini di ricerca o validazione sperimentale.

In questo capitolo della PdR, con riferimento alle verifiche di sicurezza strutturale, viene precisato che: “le verifiche devono essere condotte agli Stati Limite Ultimi (SLU) e agli Stati Limite di Esercizio (SLE) secondo le prescrizioni del paragrafo 7.3.6 delle NTC, adottando combinazioni di carico sismiche in campo elastico. Le formulazioni e verifiche di cui al paragrafo 4.1.2 delle NTC sono applicabili anche a questa tecnologia. Devono sempre essere applicati fattori di sicurezza maggiorativi ai materiali cementizi.”

 

Processo di stampa 3D e sicurezza operativa

Il Capitolo 8 descrive il processo di stampa 3D come un sistema integrato, composto da:

• Sistema software: insieme di software per la trasformazione di un modello digitale 3D in un codice di stampa;
• Sistema di miscelazione: insieme di macchinari per la miscelazione del materiale secco con l’acqua di impasto;
• Sistema di pompaggio: insieme di macchinari per il pompaggio del materiale attraverso il tubo collegato alla testa di estrusione del sistema di movimentazione.
• Sistema di movimentazione: sistema robotico e automatizzato che permette di eseguire il codice di stampa (singolo asse oppure multiasse);
• Sistema di estrusione: ugello di stampa solidale al sistema di movimentazione che permette l’estrusione controllata del materiale pompato (secondo configurazione 1K - monocomponente; oppure secondo configurazione 2K - bicomponente);
• Sistema di controllo: insieme di sensori e software necessari per monitorare i principali parametri della stampa.

Il Capitolo 8 fornisce inoltre indicazioni operative sulle principali fasi del processo di stampa 3D, comprendendo la preparazione dell’area di lavoro, il montaggio e la calibrazione del sistema di stampa, le attività di slicing e di progettazione della stampa, la preparazione del materiale cementizio, nonché le fasi di stampa vera e propria, di monitoraggio del processo e i controlli di qualità da eseguire sui manufatti una volta completato il processo.

 

Configurazioni operative

La tecnologia di stampa 3D del calcestruzzo può essere impiegata secondo differenti configurazioni operative, che incidono sull’organizzazione del processo produttivo, sulla logistica di cantiere e sulle misure di sicurezza da adottare.

In particolare, si distinguono tre scenari operativi principali:

• Stampa on-site, con realizzazione degli elementi strutturali o non strutturali direttamente nella posizione finale di posa all’interno del cantiere;
• Fabbrica mobile, che prevede l’allestimento temporaneo di un’area di produzione attrezzata all’interno del cantiere, nella quale i manufatti vengono stampati, successivamente movimentati e assemblati in opera;
• Stampa off-site, effettuata in ambiente controllato (stabilimento o laboratorio), con successivo trasporto degli elementi stampati fino al sito di installazione.

In funzione dello scenario operativo adottato, la predisposizione dell’area di lavoro deve garantire:

• spazi adeguati per la movimentazione delle attrezzature e dei sistemi di stampa, in relazione alle dimensioni e alla configurazione della macchina;
• aree dedicate e sicure per le attività ausiliarie, quali carico e scarico dei materiali, stoccaggio e maturazione dei manufatti stampati, operazioni di manutenzione;
• percorsi di accesso controllati e riservati esclusivamente al personale autorizzato;
• l’adozione di idonei dispositivi di protezione collettiva, comprensivi di barriere fisiche, segnaletica di sicurezza e sistemi di evacuazione.

 

Personale qualificato: ruoli e mansioni

Le attività di stampa 3D con materiali cementizi richiedono la presenza di personale adeguatamente formato e qualificato, in grado di garantire una gestione sicura, efficiente e coordinata dell’intero processo di fabbricazione. È fondamentale che le comunicazioni tra gli operatori siano strutturate, chiare e continue, così da consentire interventi tempestivi in caso di anomalie di processo o variazioni operative.

In questo contesto, la prassi individua e definisce in modo puntuale i ruoli e le mansioni delle diverse figure coinvolte nelle fasi del processo di stampa 3D, con l’obiettivo di garantire il corretto svolgimento delle attività e un adeguato livello di sicurezza in cantiere, con richiamo alle disposizioni del D.Lgs. 81/2008, della Direttiva Macchine 2006/42/CE e della UNI EN ISO 12100.

 

Slicing e progettazione della stampa

Come indicato al §8.2.3 della UNI/PdR, la progettazione digitale alla base della stampa 3D prende avvio da un modello digitale tridimensionale e si conclude con la generazione di una sequenza di istruzioni operative destinate al sistema di movimentazione, che governano il processo di deposizione del materiale.

La fase di progettazione si basa generalmente su software CAD, all’interno dei quali viene definita la geometria dell’oggetto. Il modello viene successivamente preparato per la stampa mediante il processo di slicing, che consiste nella conversione della geometria 3D in una serie di strati sottili e sequenziali, destinati a essere depositati progressivamente durante il processo di fabbricazione additiva.

Per quanto riguarda i formati di input, il più diffuso è il formato STL (stereolitografia), che rappresenta il modello attraverso una mesh di facce triangolari. Sebbene siano disponibili formati alternativi, quali CLI o nuvole di punti, lo STL rimane lo standard industriale di riferimento, grazie alla sua semplicità e all’ampia compatibilità con i software di slicing.

In funzione del tipo di input del modello, si distinguono due principali approcci:

• slicing da file STL, basato su modelli a superficie tassellata (mesh triangolare);
• slicing diretto, che opera direttamente su modelli solidi o di superficie nativi provenienti dal CAD, senza preventiva conversione in mesh.

La precisione del processo di slicing dipende in larga misura dalla risoluzione della tassellazione: mesh più fini consentono una maggiore fedeltà geometrica, ma comportano un incremento del carico computazionale e dei tempi di elaborazione.

La strategia di slicing risulta inoltre strettamente correlata al sistema di movimentazione e, di conseguenza, alla tipologia di stampante 3D impiegata. L’algoritmo di slicing definisce infatti la geometria degli strati da realizzare, mentre la cinematica della stampante determina la possibilità e le modalità con cui tali strati possono essere effettivamente eseguiti in fase di stampa.

  

Materiali e prodotti cementizi per la fabbricazione digitale

Il Capitolo 9 della Prassi di Riferimento definisce le regole per la qualificazione, la certificazione e l’accettazione dei materiali e dei prodotti destinati a uso strutturale nelle costruzioni realizzate mediante fabbricazione digitale con materiali cementizi.

Le disposizioni si applicano sia ai processi di prefabbricazione sia alle attività di esecuzione in sito, garantendo coerenza e continuità tra le diverse modalità operative.

I materiali impiegati nel 3D Concrete Printing (3DCP) rientrano nella categoria dei conglomerati cementizi, ma si caratterizzano per formulazioni e prestazioni specifiche, necessarie a soddisfare requisiti rigorosi e simultanei allo stato fresco e allo stato indurito.

 

Componenti e modalità di confezionamento

I componenti dei materiali cementizi utilizzati nel 3DCP sono quelli indicati al paragrafo 11.2.9 delle NTC (leganti, aggregati, aggiunte, additivi e acqua di impasto).

In funzione delle modalità di miscelazione delle componenti, la prassi distingue tra:

• materiali premiscelati;
• calcestruzzi confezionati con processo industrializzato;
• calcestruzzi prodotti direttamente in cantiere.

Le formulazioni possono includere fibre strutturali o non strutturali – come fibre in PVA, acciaio, basalto o materiali polimerici – con funzione di controllo della fessurazione e miglioramento delle prestazioni meccaniche. Nel caso di calcestruzzo fibrorinforzato (FRC), trovano applicazione le disposizioni di cui al paragrafo 11.2.12 delle NTC.

 

Specifiche dei materiali cementizi per la stampa 3D

La classe di consistenza e il diametro massimo dell’aggregato dipendono dalla configurazione del sistema di stampa adottato e dai limiti dei sistemi di miscelazione ed estrusione.

La classe di resistenza, la classe di esposizione ambientale e le ulteriori caratteristiche prestazionali devono invece essere definite in coerenza con i requisiti meccanici e di durabilità del progetto strutturale.

 

Requisiti dei materiali cementizi allo stato fresco

Per garantire la corretta esecuzione del processo di stampa, i conglomerati cementizi per il 3DCP devono possedere specifiche proprietà reologiche e funzionali, tra cui:

• Stampabilità (printability)
  capacità del materiale di fluire attraverso l’ugello di estrusione, mantenere la geometria impartita dopo la deposizione e sostenere gli strati successivi senza deformazioni eccessive;
• Buildability
  capacità del materiale di sostenere il proprio peso e quello degli strati sovrapposti, evitando fenomeni di instabilità o collasso durante la fase di costruzione;
• Pumpability
  attitudine del conglomerato a essere pompato in modo continuo e regolare, anche per tempi prolungati, senza occlusioni o discontinuità nel sistema di pompaggio;
• Open time / pot life
  capacità di mantenere proprietà reologiche adeguate allo stato fresco per un intervallo temporale compatibile con le velocità, le sequenze e le modalità operative della stampa.

 

Prestazioni richieste allo stato indurito

Per i materiali cementizi destinati a impieghi strutturali, la Prassi di Riferimento prevede la verifica della resistenza caratteristica a compressione, secondo quanto indicato nell’Appendice A, mediante prove di laboratorio.

In particolare:

• la resistenza caratteristica a compressione a 28 giorni del materiale gettato (f_ck) e di quello stampato (f_ck,3D) deve risultare non inferiore al valore di progetto;
• i controlli di qualità e le prove di resistenza a compressione devono essere effettuati a 1, 7 e 28 giorni, come specificato nell’Appendice A.

 

Qualificazione e accettazione dei materiali cementizi

In assenza di una norma armonizzata specifica per il 3D Concrete Printing, la prassi raccomanda di attenersi rigorosamente alle indicazioni dell’Appendice A per la qualificazione e l’accettazione dei materiali, al fine di garantire affidabilità, ripetibilità e sicurezza delle prestazioni strutturali.

 

Progettazione sismica e collaudo di opere in calcestruzzo realizzate con stampa 3D

Il Capitolo 10 della Prassi di Riferimento definisce i criteri per la progettazione strutturale degli elementi soggetti all’azione sismica, disciplinando la progettazione e la realizzazione delle nuove opere costruite mediante fabbricazione digitale con materiali cementizi e localizzate in zona sismica.

Le indicazioni contenute in questo capitolo hanno carattere integrativo e non sostitutivo rispetto a quanto previsto nel Capitolo 7, dedicato agli elementi costruttivi e ai criteri generali di progettazione. Ai fini della valutazione della sicurezza strutturale e della definizione delle azioni sulle costruzioni, resta inoltre necessario fare riferimento, rispettivamente, alle disposizioni del Capitolo 5 (sicurezza strutturale) e del Capitolo 6 (azioni agenti), garantendo così un quadro progettuale unitario e coerente.

 

Il Capitolo 11 è dedicato alla progettazione esecutiva e al collaudo statico di strutture in calcestruzzo realizzate mediante stampa 3D. La redazione, la verifica e l’approvazione dei progetti devono essere condotte secondo i criteri delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC), opportunamente integrate con le specificità proprie della fabbricazione digitale, quali, ad esempio, le fasi di slicing e la definizione del percorso di stampa.

Il collaudo statico delle opere deve essere eseguito in conformità alle prescrizioni del Capitolo 9 delle NTC, tenendo conto delle caratteristiche costruttive e dei processi adottati nella realizzazione degli elementi stampati in 3D.

 

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Consultazione pubblica UNI/PdR stampa 3D del calcestruzzo: come partecipare

La Prassi di Riferimento è disponibile in consultazione pubblica fino al 14 gennaio 2026.

I commenti possono essere inviati tramite l’apposito form di UNI all’indirizzo normazione@uni.com e devono essere puntuali e riferiti a specifiche parti del documento.

È importante ricordare che il testo in consultazione ha valore informativo e potrà subire modifiche anche significative nella versione finale.

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Stampa 3D del calcestruzzo: la UNI/PdR in sintesi
Cos’è e obiettivi del documento
La Prassi di Riferimento UNI sulla stampa 3D del calcestruzzo è un documento tecnico che fornisce indicazioni circa i principi, i criteri e le procedure per le costruzioni realizzate mediante tecniche di fabbricazione digitale, descrivendo i materiali cementizi e le attrezzature da utilizzare.
Campo di applicazione
Si applica a opere prefabbricate o realizzate in sito mediante stampa 3D di materiali cementizi, in ambito civile e infrastrutturale.
Vantaggi e limiti
La Prassi di Riferimento favorisce l’applicazione del 3D Concrete Printing, senza tuttavia sostituire le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) né assumere valore di norma armonizzata, configurandosi come uno strumento di natura pre-normativa.

  

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Un passo decisivo verso la normazione tecnica del 3D Concrete Printing in Italia

La futura UNI/PdR rappresenta un passaggio importante per l’ingresso strutturato della stampa 3D del calcestruzzo nel settore delle costruzioni, mettendo a disposizione di progettisti, imprese e stazioni appaltanti un riferimento tecnico condiviso per governare una tecnologia in rapida evoluzione e colmare il vuoto normativo derivante, allo stato attuale, dall’assenza di una norma armonizzata.