M.O.S.A.I.C.4.0 : modularità e ottimizzazione di soluzioni adattabili e innovative attraverso le costruzioni 4.0

The construction industry must evolve to overcome the issues of low productivity and fragmentation. The transition towards more high-performing models, driven by Construction 4.0, offers the opportunity to integrate new technologies to significantly enhance the efficiency of construction projects. The goal of this thesis is to demonstrate how the combined application of off-site construction methodologies (DfMA), building information modeling (BIM), and robotic automation enables this industry to move beyond the logic of single-component construction. This methodology is applied in the MOSAICO project, which focuses on the urban regeneration of the Ex Macello area in Milan. This site is an ideal hub to experiment with innovation in both new construction and rehabilitation projects, addressing the need to design new social residences, mixed-use urban spaces, and restore the historical industrial heritage. The proposed project is based on industrialised elements that, like the tesserae of a mosaic, define the project's aesthetics and technology, applying the principles of modularity and customization to successfully overcome the preconception of mass production at the expense of architectural quality. The design choices were guided by a multicriterial analysis of industrialised solutions, leading to the adoption of Cold Formed Steel (CFS) prefabricated panels for both the retrofit of existing pavilions and the envelope of the new residences. The project’s multidisciplinary study covered the structural aspect, through the design of a hybrid structure utilizing steel and reinforced concrete, where the implementation of a platform frame solution significantly reduced both material consumption and overall costs; the definition of energy-efficient technological elements, through the selection of high-performance, sustainable materials; and their constructability, focusing on the construction site management, showing the advantages of the off-site approach in reducing construction time and costs compared to traditional building practises. MOSAICO is therefore presented as a manifesto for Construction 4.0, overcoming the historical dichotomy between industrialisation and architectural quality, and placing innovation at the core of urban regeneration.

Il settore delle costruzioni è chiamato a evolversi per superare i problemi di scarsa produttività e frammentazione. La transizione verso modelli più performanti, attraverso le Costruzioni 4.0, offre la possibilità di integrare nuove tecnologie per aumentare l’efficienza degli interventi edili. L'obiettivo di questa tesi è dimostrare come l'integrazione di metodologie costruttive off-site (DfMA), modellazione informativa (BIM) e automazione robotica, siano un mezzo strategico per superare la logica del singolo componente. Questa visione si è concretizzata nel progetto MOSAICO, incentrato sulla riqualificazione dell'Ex Macello di Milano, hub ideale per sperimentare l’innovazione sia su interventi di nuova costruzione che di recupero, rispondendo all’esigenza di progettare nuove residenze sociali, spazi urbani misti e recuperare il patrimonio storico industriale. Come un mosaico si compone di diversi tasselli, anche il progetto proposto è costituito da elementi industrializzati, che ne delineano estetica e tecnologia, applicando i principi di modularità e customizzazione, oltrepassando il preconcetto della produzione di massa a discapito dell’estetica. Le scelte progettuali sono state orientate da un'analisi multicriteriale delle soluzioni industrializzate, che ha condotto all'adozione di pannelli prefabbricati in Cold Formed Steel (CFS), sia per il retrofit dei padiglioni esistenti che per l'involucro delle nuove residenze. L'approfondimento multidisciplinare del progetto ha coperto l'aspetto strutturale, progettando un sistema ibrido in acciaio e calcestruzzo armato che, grazie ad una soluzione platform frame, ha permesso un notevole risparmio di materiale e di costi; la definizione di pacchetti tecnologici energeticamente efficienti, selezionando materiali performanti e sostenibili; gli aspetti costruttivi, approfondendo la gestione del cantiere e mostrando l’efficacia dell’off-site per ridurre tempi e costi di costruzione rispetto all'edilizia tradizionale. MOSAICO si pone, quindi, come manifesto delle Costruzioni 4.0, superando la storica dicotomia tra industrializzazione e qualità architettonica, ponendo l'innovazione al centro della rigenerazione urbana.