Su misura per la ricerca

Il meglio dei migliori

Nel 2015 l'Università di Colonia è riuscita ad acquisire uno dei più brillanti rappresentanti della ricerca internazionale sui corpi rigidi, il Prof. Dr. Yoichi Ando, come nuovo direttore di una cattedra nel settore della fisica sperimentale. Nella "lotta" tra le università per i migliori talenti, anche l'architettura degli edifici di ricerca disponibili gioca un ruolo importante. Ciò si evidenzia in modo impressionante con l'esempio del nuovo edificio del laboratorio di fisica, appositamente costruito per il nuovo gruppo di lavoro di fisica nel campus: durante la pianificazione e l'equipaggiamento dell'edificio modulare di alta qualità, il professore giapponese ha avuto più di una parola da dire.

Il fisico Yoichi Ando, nato nel 1964 a Tokyo, è uno dei principali scienziati a livello mondiale nel campo dei materiali topologici. Le sue ricerche rivoluzionarie nel settore dei superconduttori ad alta temperatura sono state più volte premiate. Riuscire ad attrarlo per l'insegnamento e la ricerca rappresenta un grande successo per l'Università di Colonia. Tuttavia, nell'ambito della sua nomina – soprattutto a causa della prossima ristrutturazione dell'edificio dell'Istituto di Fisica – non erano disponibili spazi sufficienti per la ricerca. Per creare rapidamente ambienti di alta qualità, l'università di Colonia ha deciso di bandire una gara per la costruzione di un nuovo laboratorio modulare. ALHO ha prevalso tra diversi concorrenti e, a giugno 2015, ha avviato, sulla base del progetto preliminare della Köln Forstbachconsulting Baumanagement GmbH, la pianificazione dettagliata delle lavorazioni e dell'esecuzione dell'edificio eccezionale.

"Chiarimenti" sulla costruzione modulare - o: Morsbach riceve visita

Prima di ciò, ALHO ha ricevuto una visita di alto livello presso lo stabilimento di Morsbach: il professore dall'estero voleva innanzitutto avere un'idea diretta delle condizioni di produzione e della qualità dei moduli, ma soprattutto delle differenze rispetto ai tradizionali "container". Infatti: un "impianto a container" non era affatto quello che il fisico immaginava per il suo lavoro di ricerca.

Tuttavia, era interessato alla costruzione modulare, alla prefabbricazione degli elementi e alla loro montaggio razionale – poiché questa tecnica presenta alcune somiglianze con l'architettura tradizionale giapponese, che combina linee, superfici e corpi, rendendo più semplice e standardizzato il montaggio di elementi prefabbricati.

Sul posto si è subito compreso cosa significhi la costruzione modulare ALHO: solida come "pietra su pietra", ma molto più veloce e flessibile, questa tipologia di edifici adattabili rappresenta soluzioni di alta qualità per un uso duraturo e costituisce quindi un'alternativa sostenibile e intelligente alla costruzione in muratura. Gli edifici modulari sono collaudati nella costruzione, ottimizzati dal punto di vista energetico, architettonicamente sofisticati e indistinguibili da edifici costruiti in modo convenzionale. I committenti e gli utenti apprezzano i vantaggi di questa tecnica di costruzione rapida: sicurezza di pianificazione con garanzia di tempi e prezzi fissi, alta qualità grazie alla prefabbricazione industriale controllata, tempi di costruzione rapidissimi grazie a processi paralleli in fabbrica e in cantiere, operazioni silenziose e pulite durante montaggio e smantellamento, nonché soluzioni e standard collaudati.

"Nel nuovo edificio del laboratorio verranno condotte esclusivamente ricerche da parte degli studenti nell'ambito delle loro tesi di laurea o magistrale, nonché durante e dopo il dottorato. Grazie al controllo computerizzato e alla rilevazione dei dati, di solito non saranno presenti più di 10 persone contemporaneamente nell'edificio modulare", spiega il Dr. Harald Kierspel dell'Istituto di Fisica II dell'Università di Colonia.

Dal punto di vista degli utenti e dei ricercatori, tuttavia, ci sono state richieste molto specifiche riguardo all'edificio, ad esempio per quanto concerne la distribuzione degli spazi e l'altezza delle stanze. Ad esempio, sono state integrate depressioni nel pavimento per creare superfici di installazione per apparecchiature che richiedono più di un'altezza standard. Sono stati inoltre necessari ambienti non magnetici, un comportamento del pavimento con vibrazioni ridotte e requisiti elevati per la climatizzazione e la ventilazione delle stanze. Il Dr. Kierspel conferma: "Tutte queste esigenze sono state soddisfatte rapidamente e con alta qualità grazie alla prefabbricazione modulare, quindi siamo molto soddisfatti dell'edificio realizzato e non vediamo l'ora di iniziare le attività di ricerca lì".

Programma degli spazi da superlativo

Con un laboratorio per misurazioni a temperature molto basse, vicine allo zero assoluto, una camera di prova, una camera bianca con camera di passaggio e doccia d'aria, in cui vengono realizzati sottili strati di nuove combinazioni e strutturati nel nanometro tramite litografia a fascio di elettroni, e diverse sale di misurazione e laboratori per la preparazione e l'analisi di campioni, il Prof. Ando ha imposto ai pianificatori un programma di spazi non certo comune. I 20 moduli di spazio, prefabbricati con precisione in fabbrica, si allineano su una superficie di circa 630 metri quadrati, formando una sequenza chiaramente definita e coerente con il flusso logico delle fasi di lavoro. La centrale tecnica, configurata come un piano intermedio, con gli elementi di ventilazione, si trova in alto.

Il edificio non ha seminterrato. Nella zona del laboratorio per le misurazioni a temperature molto basse e della camera bianca, il pavimento è stato lasciato libero in più punti per consentire fondazioni isolate e separate dalle vibrazioni. Anche dal punto di vista statico, la struttura portante a telaio dei moduli ha dovuto essere rinforzata: ad esempio, il pavimento della stanza GHV per l'installazione di un trasformatore di circa 1.000 kg e i soffitti del laboratorio a bassa temperatura sono stati rinforzati per sostenere tre gru manuali con una capacità di carico di 250 kg ciascuna.

Le esperienze fisiche condotte all'interno dell'edificio richiedevano in alcuni ambienti una qualità luminosa particolare o una rete di alimentazione elettrica e gas molto estesa. Le porte in vetro della camera di passaggio dell'aria e della camera bianca sono dotate di vetri speciali per la luce gialla. Tutti i tubi, come aria compressa, elio, ossigeno e azoto, sono installati a vista, senza controsoffitti né rivestimenti, per intervenire rapidamente in caso di perdite o per adattare immediatamente le forniture. I pavimenti in PVC sono conduttivi. Nella maggior parte delle stanze, le uscite di emergenza conducono all'esterno.

Tutte le stanze possono essere completamente oscurate. In ambienti privi di finestre, come ad esempio la camera bianca, sono state comunque predisposte aperture nella struttura modulare per eventuali modifiche future, ma al posto dei vetri sono state utilizzate cassette di alluminio lisce. In questo modo, la facciata presenta un aspetto uniforme e continuo.

Equipaggiamento di livello mondiale per la ricerca di eccellenza

Durante la fase di "arredamento", l'interno dell'edificio offriva un'immagine curiosa: stanze e corridoi pieni di scatole dall'estero, spesso alte quanto un uomo e etichettate con caratteri giapponesi. Infatti: il Prof. Ando ha fatto trasportare e ricostruire nei laboratori di Colonia i dispositivi più moderni necessari per il suo nuovo laboratorio – ad esempio, impianti di crescita di cristalli, criostati con miscele He3He4 e magneti superconduttori, vari magnetometri, apparecchi di analisi a raggi X, microscopi a forza atomica e ottici – provenienti dai suoi laboratori nel paese d'origine.

In questo modo, la ricerca di livello mondiale a Colonia può continuare rapidamente. Ma anche il piano di costruzione di ALHO è da record: dall'assegnazione dell'appalto all'inaugurazione dell'edificio sono trascorsi appena sei mesi. La produzione dei moduli ha richiesto tre settimane, il montaggio in loco solo due giorni. Con sei settimane di tempo per l'installazione delle facciate, questa finestra temporale si presenta già abbondante in confronto. Tuttavia, l'edificio mostra una combinazione riuscita di ciò che è possibile nel modular building. In sequenza dinamica, i pianificatori hanno disposto una facciata isolante rivestita di intonaco, cassette di alluminio isolate, pannelli a sandwich e rivestimenti in lamiera ondulata. La struttura si distingue nettamente dagli edifici esistenti, ma si integra armoniosamente nel tessuto edilizio del campus senza dominare.