Strategie digitali per la produzione sostenibile nella filiera delle costruzioni in legno: modelli informativi per l'ottimizzazione delle risorse

Headnote

Abstract. Il contributo descrive il trasferimento tecnologico delle competenze sviluppate tra l'Università di Camerino e Sapienza Universita di Roma in materia di digitalizzazione della filiera del legno e modelli informativi parametrici, applicato a un'azienda di Interior Contract nel Lazio per la progettazione di un elemento architettonico complesso in legno. L'adozione di una metodologia basata su modelli digitali informati, dalla progettazione alla fabbricazione, ha consentito di ridurre gli scarti di lavorazione (-30%) e ottimizzare tempi di progettazione e produzione (-20%). Il caso studio dimostra come la sinergia tra competenze di ricerca multidisciplinari e settore industriale possa generare soluzioni efficienti e replicabili. A livello accademico, la sperimentazione ha consolidato la collaborazione tra università e industria, favorendo lo sviluppo di un know-how trasferibile per applicazioni future.

Parole chiave: Trasferimento tecnologico; Digitalizzazione del legno; Modelli informativi; Progettazione parametrica; Visual programming language.

Abstract. This paper describes the technology transfer process involving expertise developed by the University of Camerino and Sapienza University of Rome in the field of timber digitalisation and parametric informative models. The research was applied in collaboration with an Interior Contract company in the Lazio region for the design of a complex wooden architectural element. The adoption of a methodology based on informed digital models, spanning from design to fabrication, enabled a reduction in production waste (-30%) and an optimisation of design and production time (-20%). The case study demonstrates how the synergy between multidisciplinary research expertise and the industrial sector can generate efficient and replicable solutions. From an academic perspective, the experimentation has strengthened the collaboration between universities and industry, fostering the development of transferable know-how for future applications.

Keywords: Technology transfer; Timber digitalisation; Informative models; Parametric design; Visual programming language.

Just Accepted: May 26, 2025 Published: November 06, 2025

Introduzione

Introduzione Negli ultimi dieci anni, i quadri normativi europei, come il Green Deal Europeo e il Circular Economy Action Plan, hanno posto la sostenibilita, l'efficienza delle risorse e l'innovazione digitale al centro delle agende politiche e industriali. Nel settore delle costruzioni, la riduzione del cosiddetto embodied carbon, la minimizzazione degli sprechi e il miglioramento dei processi lungo il ciclo di vita sono diventati priorita strategiche. Il legno, nelle sue forme naturali e ingegnerizzate, sta guadagnando crescente interesse per la sua sostenibilita, ridotto impatto ambientale e rinnovabilita (Ramage et al., 2017; Tupenaite et al., 2023). Soprattutto levoluzione dei prodotti in legno ingegnerizzato ha permesso di incrementare le performance del materiale, aumentando le potenzialita applicative e consentendone l'utilizzo anche in progetti architettonici di grande scala (Kuzman and Sandberg, 2023). Sebbene l'incremento dell'uso del legno possa contribuire significativamente alla decarbonizzazione di diversi settori, un consumo non regolamentato e indiscriminato potrebbe determinare un'eccessiva pressione sulle risorse forestali (Ramage et al., 2017). Pertanto, una gestione responsabile e integrata della filiera del legno risulta essenziale per bilanciare le opportunita di riduzione delle emissioni di carbonio con la necessita di preservare il patrimonio forestale (Nepal et al., 2021). Un approccio efficace per ottimizzare luso dei materiali consiste nella concezione degli edifici come sistemi stratificati con cicli di vita distinti (Brand, 1994), consentendo di pianificare il riutilizzo in base alla durabilita e sostituibilita degli elementi. Questo principio si integra conil cascading use of wood (Hudert and Pfeiffer, 2019), favorendo un impiego sequenziale del legno nei diversi settori per massimizzarne il valore e prolungarne la vita utile prima del suo impiego in usi secondari o come biomassa (Szichta et al., 2022). A supporto di questi processi, le tecnologie digitali di rappresentazione e produzione del progetto giocano un ruolo chiave. Strumenti avanzati come la modellazione parametrica, il Building Information Modeling (BIM) e la fabbricazione digitale consentono di monitorare l'intero ciclo di vita del legno, dalla selezione della materia prima alla sua trasformazione, installazione, manutenzione e successivo riuso ottimizzando l'impiego delle risorse (tempo, materia, energia) e favorendo una maggiore adattabilita e resilienza dei sistemi co struttivi nel tempo (Menges et al., 2016; Svilans et al, 2019; Wagner et al., 2020). Questo contributo indaga il ruolo della ricerca accademica, attraverso il trasferimento attivo delle conoscenze al di fuori dell'ambito universitario - incluse collaborazioni con Vindustria, la pratica professionale e le comunita di stakeholder - nel promuovere pratiche sostenibili nelluso del legno. Con un focus sul contesto italiano, vengono esplorate le lacune nella gestione delle risorse che ostacolano il raggiungimento di obiettivi di sostenibilità più ampi e vengono definiti vincoli e opportunita per un utilizzo piu responsabile dei materiali. Nello specifico, il documento presenta:

1. I ruolo del legno nelle costruzioni e il rischio di sovrautilizzo - Analizza l'importanza del legno nei settori edilizio, dell'arredo e dellenergia, evidenziando il rischio di sovrasfruttamento e la necessita di strategie di gestione integrate, come luso a cascata, per massimizzare lefficienza del materiale.

2. Digitalizzazione del ciclo di vita del legno - Esplora le tecnologie digitali, tra cui modellazione parametrica, workflow computazionali e tracciamento dei materiali, che ottimizzano la gestione della filiera, riducendo sprechi e facilitando la collaborazione tra stakeholder per una filiera più circolare.

3. Trasferimento tecnologico: la collaborazione tra Unicam e Sapienza - Presenta un caso studio sull'integrazione di metodologie digitali avanzate per la progettazione e fabbricazione di un elemento architettonico complesso in legno, dimostrando lefficacia del trasferimento di conoscenze tra ricerca e industria.

4. Scalabilità del trasferimento tecnologico per I'adozione su scala industriale - Discute strategie per ampliare l'adozione delle metodologie digitali nel settore, evidenziando le opportunita per migliorare lefficienza e la sostenibilita della filiera del legno su scala più ampia.

Il ruolo del legno nelle costruzioni e il rischio di sovra utilizzo

Il legno € un materiale strategico per la decarbonizzazione globale, grazie al suo basso carbonio incorporato (290 kg CO,/m") e alla capacita di sequestrare fino a 1,2 tC/m· in 60 anni (Gu et al., 2021; Hawkins et al., 2021). Tuttavia, la crescente domanda nei settori edilizio, dell'arredo e della bioenergia solleva criticita sulla sostenibilita delle risorse forestali. Le politiche europee incentivano luso del legno per ridurre le emissioni del settore edilizio, responsabile del 37% della CO, UE.

Nei Paesi Bassi, il Timber Construction Covenant punta al 20% di edilizia in legno entro il 2025, sfruttando il CLT (Cross Laminated Timber) per accelerare i tempi di costruzione (-40%) (Bucci Ancapi et al., 2025). Anche in Italia, dove il legno rappresenta Г8% del patrimonio edilizio (FederlegnoArredo), la crescita del settore richiede strategie di gestione per evitare sovra estrazioni. Nel settore dellarredo e interior design, la vita media ridotta degli arredi (6-12 anni) genera un alto volume di rifiuti, derivanti per il 17% da scarti edilizi e per il 38% dalla manifattura del legno (Pazzaglia and Castellani, 2023). Inoltre, la biomassa legnosa, principale fonte di energia rinnovabile in UE (59%), necessita di una gestione sostenibile per evitare squilibri ambientali (Jonsson and Sotirov, 2025). Nonostante il 50% delle foreste UE sia certificato FSC o PEFC (Corticeiro ef al., 2023), cio non basta a garantire una gestione sostenibile. Serve un modello basato sulluso a cascata del legno, che ne prolunaligns ghi la vita utile attraverso riutilizzi successivi: edilizia, arredo, pannelli ingegnerizzati e infine, carta e biomassa (Hudert and Pfeiffer, 2019; Szichta её al., 2022). Questo approccio riduce il consumo di risorse vergini e ritarda il rilascio di carbonio, ma richiede sistemi di tracciabilita e tecnologie di decostruzione per un recupero efficace e sostenibile.

Digitalizzazione della filiera del legno e modellazione informata

L'integrazione delle tecnologie digitali nella gestione della filiera del legno rappresenta una strategia fondamentale per promuovere modelli circolari, migliorando tracciabilità, efficienza e sostenibilita dei processi produttivi (Fig. 1). In linea con le politiche europee per la transizione ecologica e digitale (Muench et al, 2022), l'adozione di strumenti avanzati come i Material Passports e 1 database interoperabili consentono di monitorare Vintero ciclo di vita del materiale, ottimizzandone il riutilizzo e riducendo gli sprechi avendo le informazioni fonda mentali sempre disponibili (Honic et al., 2021; Munaro and Tavares, 2023). Parallelamente, la manifattura digitale e la ri-manifattura del legno beneficiano dell'uso di CNC, Robot Collaborativi e Sorting automatico basato su Intelligenza Artificiale, permettono di ottimizzare il materiale disponibile, ridurre i difetti e incrementare l'efficienza della produzione (Garcia et al., 2021; Kunic et al., 2021; Luo et al., 2021). La progettazione computazionale supporta questo processo attraverso modelli parametrici e generative design, consentendo di minimizzare gli scarti e adattare la gettazione alle del materiale recuperato (Yu and Fingrut, 2022). Vintegrazione con Digital Twins permette inoltre un monitoraggio continuo delle prestazioni, migliorando la gestione delle risorse nel tempo (Zhang et al., 2021). Un ruolo ve in trasformazione € svolto dal Visual Programming Language (VPL), che semplifica la gestione dei flussi informativi tra progettazione e produzione. П VPL consente di integrare in un unico ambiente dati geometrici, prestazionali e ambientali, favorendo lautomazione dei processi e la riduzione degli errori di progettazione (Garagnani, 2013; Caetano and Leitão, 2019; Caetano et al., 2020). Inoltre l'interoperabilità con il BIM migliora lottimizzazione delle risorse lungo il ciclo di vita dell'edificio, facilitando la pianificazione di strategie di disassemblaggio e riuso attraverso la gestione efficiente di diversi layer informativi (ISO 19650-1:2018). Le soluzioni digitali sviluppate in ambito accademico hanno raggiunto un livello di maturita tale da renderle implementabili nel settore industriale, offrendo un particolare vantaggio alle PMI grazie alla riduzione dei costi di accesso alle tecnologie avanzate, allottimizzazione dei processi produttivi e alla maggiore competitivita nel mercato. L'adozione di workflow digitali e modellazione parametrica, incentivata dalle politiche europee per l' Industria 4.0, permette alle aziende di migliorare la gestione delle risorse, ridurre i costi operativi e aumentare la competitivita. Il trasferimento tecnologico di queste metodologie, attraverso collaborazioni tra universita e industria, puo accelerare Vadozione di modelli produttivi più sostenibili.

Trasferimento tecnologico: la collaborazione tra Unicam e Sapienza nel caso applicativo

Le sperimentazioni condotte dalla Scuola di Architettura e Design dell Universitá di Camerino e dalla Facolta di Architettura della Sapienza Universita di Roma, attraverso l'integrazione delle competenze provenienti da due ambiti disciplinari - la Tecnologia dell'Architettura e la Rappresentazione - sono finalizzate allo sviluppo di metodologie per una modellazione informata che possa supportare processi di progettazione e produzione basati su criteri di ottimizzazione delle risorse e sostenibilita del ciclo di vita dei materiali.

Input - Sviluppo e integrazione delle ricerche accademiche

La ricerca condotta presso Il Università di Camerino, finanziata attraverso il programma POR Marche FSE 2014-2020, si € focalizzata sulla digitalizzazione della filiera del legno, con particolare attenzione alle tecniche di automazione applicate alla progettazione e alla gestione della produzione. Lobiettivo principale € stato ridurre il consumo di materia prima e sviluppare strategie di riuso del legno, attraverso metodologie basate su modellazione parametrica e workflow digitali (Cognoli et al., 2024). Parallelamente, presso La Sapienza - Universita di Roma, la ricerca si € concentrata su metodologie di modellazione parametrica e VPL, sviluppando strumenti capaci di integrare informazioni geometriche e costruttive, ottimizzando i processi di fabbricazione automatizzata e il dialogo tra progettazione e produzione (Calvano and Mancini, 2021). L'integrazione di queste competenze ha favorito un processo di trasferimento tecnologico, applicando metodologie avanzate in una consulenza per Devoto Design, una PMI specializzata in Interior Contract, che si occupa dell'ingegnerizzazione, produzione e installazione di arredi su misura con geometrie complesse e organiche. Pur disponendo di un ufficio tecnico dedicato alla gestione dei progetti standard, Vazienda si avvale di consulenze esterne per lo sviluppo di soluzioni altamente specializzate.

Output - Applicazione dei modelli digitali nel caso studio

Lesperienza ha riguardato lo sviluppo di un workflow digitale integrato per la progettazione e la realizzazione del rivestimento di una scala elicoidale in legno caratterizzata da un'elevata complessita geometrica e da un elevato scarto di lavorazione. La scala, caratterizzata da una geometria freeform, si articola in due rampe consecutive, integrando in un'unica configurazione fluida il sottoscala, il parapetto e i gradini. Il design € stato concepito per garantire continuita formale e coerenza estetica. Per ottimizzare i processi di fabbricazione e assemblaggio, il rivestimento € stato discretizzato in 22 settori, ciascuno composto da tre elementi principali: scafo sottoscala, parapetto e gradini (Fig. 2). Ogni elemento € stato ulteriormente suddiviso in componenti distinti in base alla tipologia di materiale, alla tecnologia di produzione e ai requisiti prestazionali. Complessivamente, la struttura € composta da circa 1000 componenti codificati, realizzati in cinque materiali differenti - MDF, listellare in pioppo, multistrato di betulla, legno massello di frassino e tabu - selezionati in funzione di criteri funzionali, meccanici ed estetici (Fig. 3). La metodologia adottata si € basata su un sistema integrato di modelli digitali, interconnessi attraverso luso del VPL tramite il plug in Grasshopper, per garantire continuita nel flusso diinformazioni e metadati lungo Vintero processo progettuale e produttivo. Questo approccio consente di ottimizzare la transizione dalla validazione formale alla realizzazione fisica, migliorando l'interoperabilità tra modellazione parametrica e fabbricazione digitale. Il workflow prevede in una fase iniziale lo sviluppo di un modello di studio, sviluppato per verificare digitalmente il progetto, testare 1 materiali e simulare i vincoli di assemblaggio. Le geometrie prodotte includono metadati relativi alle proprietâ fisico-meccaniche, alle tolleranze e alle connessioni previste. Successivamente, viene elaborato un modello continuo attraver- so reverse modeling per correggere incongruenze topologiche e garantire la coerenza geometrica, fornendo una base ottimizzata per le successive elaborazioni parametriche. Successivamente viene implementato il modello procedurale in VPL per automatizzare la gestione dei parametri geometrici e costruttivi, stabilire relazioni dinamiche tra le variabili del progetto e consentire aggiornamenti in tempo reale sulla base dei vincoli strutturali e produttivi. I metadati associati servono per definire le regole di fabbricazione, le tolleranze di montaggio e le connessioni tra i componenti, facilitando la transizione alla fase esecutiva. Il modello di fabbricazione viene utilizzato per tradurre questi dati in istruzioni operative per macchine CNC e sistemi robotici, ottimizzare il nesting e ridurre gli scarti di lavorazione. Ogni elemento viene identificato digitalmente per tracciarne la posizione, le proprieta dimensionali e le specifiche di lavorazione, garantendo il controllo qualita lungo l'intera catena produttiva. Il modello reale rappresenta il risultato finale del processo, realizzato mediante lavorazioni CNC (Fig. 4) e successivo assemblaggio dove il modello di fabbricazione funge da riferimento per definire lordine di montaggio, riducendo il margine di errore e ottimizzando i tempi di esecuzione. Infine, la fase di gestione e documentazione serve per raccogliere e archiviare i dati generati, producendo un modello as-built digitale con disegni tecnici, elenchi componenti e un database strutturato. Questo sistema consente di tracciare le informazioni necessarie per la manutenzione, laggiornamento e l'eventuale disassemblaggio, riducendo errori e ottimizzando Tefficienza e la sostenibilita lungo l'intero ciclo di vita del manufatto. (Figg. 5, 6, 7).

Outcome - Risultati e impatti

Lapplicazione congiunta della ricerca di Unicam e Sapienza su questo caso studio ha fornito risultati misurabili in termini di metriche produttive e ambientali. L'ottimizzazione tramite modelli di nesting ha consentito una riduzione di circa il 30% degli scarti di materiale rispetto a un processo standard (Fig. 8), migliorando al contempo lefficienza produttiva con un risparmio del 20% sui tempi complessivi di progettazione e produzione. La digitalizzazione dei dati relativi ai materiali facilita le valutazioni di sostenibilita, semplificando eventuali Life Cycle Assessment (LCA) o la compilazione delle Environmental Product Declarations (EPD). Dal punto di vista tecnologico, la collaborazione tra Unicam e Sapienza ha dimostrato come Il'integrazione tra digitalizzazione e modellazione parametrica possa fornire soluzioni scalabili per la produzione di manufatti complessi. Lesperienza ha inoltre evidenziato il potenziale del trasferimento di conoscenze tra accademia e industria, ponendo le basi per lo sviluppo di un programma di formazione aziendale mirato alladozione di workflow digitali avanzati.

Scalabilita del trasferimento tecnologico per l'adozione su scala industriale

Il trasferimento tecnologico costituisce un meccanismo strategico per colmare il divario tra ricerca accademica e applicazione industriale, consentendo ladozione e la diffusione di metodologie innovative nei processi produttivi. Questo processo si fonda su una collaborazione strutturata tra diversi attori, ciascuno con un ruolo spe- cifico: le istituzioni accademiche sviluppano conoscenze e strumenti avanzati, le imprese industriali ne valutano la bilita e ne I'implementazione pratica, mentre gli enti regolatori e finanziatori creano le condizioni per la loro diffusione su scala pill ampia. Le piccole e medie imprese (PMI), in particolare, traggono un significativo beneficio dal trasferimento tecnologico, poiché consente loro di accedere a innovazioni avanzate senza dover sostenere i costi elevati della ricerca e sviluppo interna, aumentando cosi la loro competitivita e capacita di crescita. Lassenza di un ecosistema di cooperazione tra questi attori ostacolerebbe la transizione dall'innovazione teorica alla sua effettiva applicazione produttiva. Il caso studio presentato evidenzia come la convergenza tra ricerca multidisciplinare e necessita produttive specifiche possa generare soluzioni altamente efficaci e replicabili. L'integrazione di competenze nel campo della modellazione informativa parametrica e della digitalizzazione della filiera del legno ha consentito di affrontare le complessita progettuali e produttive, traducendo l'innovazione accademica in un sistema strutturato e implementabile su scala industriale. La sinergia tra universita e industria non si € limitata alla mera applicazione di strumenti avanzati, ma ha favorito un ripensamento delle pratiche produttive, dimostrando come ladozione di metodologie computazionali e strategie digitali possa ridefinire il rapporto tra efficienza, sostenibilita e qualita del prodotto. L'adozione su scala industriale delle metodologie sperimentate nella filiera del legno richiede protocolli condivisi che garantiscano interoperabilita tra strumenti digitali e processi produttivi, favorendo la standardizzazione e ladattabilita a contesti produttivi differenti. Questa evoluzione deve essere accompagnata da un costante aggiornamento delle competenze, formando professionisti capaci di operare nell'intersezione tra progettazione parametrica, automazione e produzione industriale. L'integrazione di tecnologie digitali avanzate pud consentire di ottimizzare l'efficienza dei processi, garantendo maggiore sostenibilita e competitivita nel settore.

Introduction

Over the past decade, European regulatory frameworks, such as the European Green Deal and the Circular Economy Action Plan, have placed sustainability, resource efficiency, and digital innovation at the core of political and industrial agendas. In the construction sector, reducing embodied carbon, minimising waste, and improving processes across the life cycle have become strategic priorities. Timber, in both its natural and engineered forms, is gaining increasing interest due to its sustainability, low environmental impact, and renewability (Ramage et al., 2017; Tupenaite et al, 2023). In particular, advancements in engineered wood products have enhanced the materials performance, expanding its applicability and enabling its use in large scale architectural projects (Kuzman and Sandberg, 2023). Although the increased use of timber can significantly contribute to the decarbonisation of various sectors, unregulated and indiscriminate consumption may exert excessive pressure on forest resources (Ramage et al., 2017). Therefore, a responsible and integrated management of the timber supply chain is essential to balance the opportunities for carbon emission reduction with the need to preserve forest ecosystems (Nepal, et al., 2021). An effective approach to optimising material use involves conceiving buildings as layered systems with distinct life cycles (Brand, 1994), allowing for planned reuse based on the durability and replaceability of individual components. This principle with the cascading use of wood (Hudert and Pfeiffer, 2019), which promotes a sequential utilisation of timber across various sectors to maximise its value and extend its service life before transitioning into secondary applications or biomass production (Szichta et al., 2022). To support these processes, digital technologies for project representation and production play a crucial role. Advanced tools such as parametric modelling, Building Information Modelling (BIM), and digital fabrication enable the monitoring of the entire life cycle of timber, from raw material selection to transformation, installation, maintenance, and subsequent reuse. These technologies optimise resource utilisation (time, material, energy), and enhance the adaptability and resilience of construction systems (Menges et al., 2016; Svilans et al., 2019; Wagner et al., 2020). This study investigates the role of academic research in actively transferring knowledge beyond the university context - including collaborations with industry, professional practice, and stakeholder communities - to promote sustainable timber use practices. Focusing on the Italian context, it explores existing gaps in resource management that hinder the achievement of broader environmental goals while defining constraints and opportunities for a more responsible use of materials. Specifically, the paper presents:

1. The role of timber in construction and the risk of overexploitation - It analyses the significance of timber in the construction, furniture, and energy sectors, highlighting the risks of overexploitation and the need for integrated management strategies, such as cascading use, to maximise material efficiency.

2. Digitalisation of the timber life cycle - It explores digital technologies, including parametric modelling, computational workflows, and material tracking, which optimise supply chain management, reduce waste, and facilitate stakeholder collaboration for a more circular industry.

3. Technology transfer: the collaboration between Unicam and Sapienza - It presents a case study on the integration of advanced digital methodologies for the design and fabrication of a complex timber architectural element, demonstrating the effectiveness of knowledge transfer between research and industry.

4. Scalability of technology transfer for industrial adoption - It discusses strategies to expand the adoption of digital methodologies in the sector, highlighting opportunities to improve the efficiency and sustainability of the timber supply chain on a larger scale.

The Role of Timber in Construction and the Risk of Overexploitation

Timber is a strategic material for global decarbonisation due to its low embodied carbon (290 kg CO,/m·) and its capacity to sequester up to 1.2 tC/m· over a 60-year period (Gu et al., 2021; Hawkins et al., 2021). However, the increasing demand in the construction, furniture, and bioenergy sectors raises concerns regarding the sustainability of forest resources. European policies promote timber utilisation to reduce emissions from the construction sector, which accounts for 37% of the EU's CO, emissions. In the Netherlands, the Timber Construction Covenant aims to achieve 20% timber-based construction by 2025, leveraging cross- laminated timber (CLT) to accelerate construction times by up to 40% (Bucci Ancapi её al., 2025). Similarly, in Italy, where timber constitutes 8% of the building stock (FederlegnoArredo), the sectors growth necessitates management strategies to prevent excessive extraction. In the furniture and interior design sector, the short average lifespan of furnishings (6-12 years) generates a significant volume of waste, 17% of which originates from construction debris and 38% from timber manufacturing (Pazzaglia and Castellani, 2023). Furthermore, woody biomass, which constitutes the EU's primary renewable energy source (59%), requires sustainable management to avoid environmental imbalances (Jonsson and Sotirov, 2025). Although 50% of EU forests are certified by FSC or PEFC (Corticeiro et al., 2023), this is insufficient to ensure sustainable management. A cascading use model for timber is essential, extending its useful life through successive reuse cycles - construction, furniture, engineered wood panels, paper and finally biomass (Hudert and Pfeiffer, 2019; Szichta et al, 2022). This approach minimises the consumption of virgin resources and delays carbon release. However, its implementation requires traceability systems and deconstruction technologies to enable effective and sustainable material recovery.

Digitalisation of the Timber Supply Chain and Informed Modelling

The integration of digital technologies in the management of the timber supply chain represents a fundamental strategy for promoting circular models by enhancing traceability, efficiency, and sustainability in production processes (Fig. 1). In alignment with European policies for ecological and digital transitions (Muench et al., 2022), the adoption of advanced tools, such as Material Passports and interoperable databases, facilitates comprehensive tracking of the entire material lifecycle, thereby enhancing reuse potential and minimising waste by ensuring continuous availability of critical information (Honic et al., 2021; Munaro and Tavares, 2023). At the same time, digital manufacturing and remanufacturing of timber benefit from the use of CNC machining, Collaborative Robots, and Al-based automated sorting systems, optimise available materials, reduce defects, and improve production efficiency (Garcia et al, 2021; Kunic et al, 2021; Luo et al., 2021). Computational design supports this process through parametric models and generative design, allowing for waste minimisation and adaptation of designs to the characteristics of reclaimed materials (Yu and Fingrut, 2022). Additionally, integration with Digital Twins enables continuous performance monitoring, improving long-term resource management (Zhang et al., 2021). A key role in this transformation is played by Visual Programming Language (VPL), which simplifies the management of information flows between design and production. VPL facilitates the integration of geometric, performance, and environmental data within a unified environment, enhancing process automation and reducing design errors (Garagnani, 2013; Caetano and Leitão, 2019; Caetano et al, 2020). Furthermore, interoperability with Building Information Modelling (BIM) enhances resource optimisation throughout the building lifecycle, facilitating the planning of disassembly and reuse strate- gies through the efficient management of multiple information layers (ISO 19650-1:2018). The digital solutions developed in academia have reached a level of maturity that makes them implementable in the industrial sector, providing a particular advantage to SMEs by reducing the costs of accessing advanced technologies, optimising production processes, and enhancing market competitiveness. The adoption of digital workflows and parametric modelling, driven by European policies for Industry 4.0, enables companies to improve resource management, reduce operational costs, and increase competitiveness. The technology transfer of these methodologies, fostered through collaborations between universities and industry, can accelerate the adoption of more sustainable production models.

Technology Transfer: The Collaboration Between Unicam and Sapienza in the Case Study Application

The experimental research conducted by the School of Architecture and Design at the University of Camerino and the Faculty of Architecture at Sapienza University of Rome integrates expertise from two disciplinary fields - Architectural Technology and Representation - to develop methodologies for informed modelling. These methodologies aim to support design and production processes based on resource optimisation criteria and sustainability throughout the material life cycle. Input - Development and Integration of Academic Research

The research carried out at the University of Camerino, funded through the POR Marche FSE 2014-2020 programme, has focused on the digitalisation of the timber supply chain, with particular attention to automation techniques applied to design and production management. The primary objective has been to reduce raw material consumption and develop reuse strategies for timber through methodologies based on parametric modelling and digital workflows (Cognoli, её al., 2024). Simultaneously, research at Sapienza University, Rome, has focused on parametric modelling methodologies and VPL, developing tools capable of integrating geometric and construction data to optimise automated fabrication processes and improve communication between design and production (Calvano and Mancini, 2021). The integration of these competencies facilitated a technology transfer process, applying advanced methodologies in a consultancy for Devoto Design, an SME specialising in Interior Contract. The company focuses on engineering, manufacturing, and installing bespoke furniture with complex and organic geometries. Despite having an in-house technical office dedicated to managing standard projects, the company relies on external expertise for the development of highly specialised solutions.

Output - Application of Digital Models in the Case Study

The project involved the development of an integrated digital workflow for the design and fabrication of the cladding of a helical wooden staircase, characterised by high geometric plexity and material waste during processing. Featuring freeform geometry, the staircase unfolds over two consecutive flights, seamlessly integrating the underside, balustrade, and steps into a fluid configuration. The design ensures formal continuity and aesthetic coherence. To optimise fabrication and assembly processes, the cladding was discretised into 22 sectors, each consisting of three main elements: underside shell, balustrade, and steps (Fig. 2). Each of these elements was further subdivided into distinct components based on material type, production technology, and performance requirements. Overall, the structure comprises approximately 1000 coded components, fabricated from five different materials - MDF, poplar blockboard, birch plywood, solid ash, and Tabu veneer - selected according to functional, mechanical, and aesthetic criteria (Fig. 3). The adopted methodology was based on an integrated system of digital models, interconnected through VPL thought Grasshopper plugin, ensuring seamless information and metadata flow across the entire design and production process. This approach optimises the transition from formal validation to physical realisation, enhancing interoperability between parametric modelling and digital fabrication. The workflow begins with the study model, Which is developed to digitally validate the project, test materials, and simulate assembly constraints. The generated geometries include metadata related to physical-mechanical properties, tolerances, and connection details. Subsequently, the continuous model undergoes reverse modelling to correct topological inconsistencies and ensure geometric coherence, providing an optimised base for subsequent parametric processing. The procedural model is implemented in VPL to automate the management of geometric and construction parameters, establish dynamic relationships between project variables, and enable real-time updates based on structural and production constraints. The associated metadata define fabrication rules, assembly tolerances, and component connections, facilitating the transition to the executive phase. The fabrica- tion model translates these data into operational instructions for CNC machines and robotic systems, optimising nesting to reduce material waste. Each element is digitally identified to track its position, dimensional properties, and machining specifications, ensuring quality control throughout the entire production chain. The physical model represents the final outcome of the process, fabricated through CNC machining (Fig. 4) and subsequent assembly where the manufacturing model serves as a reference to define the assembly sequence, minimising errors and optimising execution time. Finally, the management and documentation phase collects and archives generated data, producing a digital as-built model with technical drawings, component lists, and a structured database. This system enables traceability of all necessary information for maintenance, updates, and potential disassembly, reducing errors and optimising efficiency and sustainability throughout the entire life cycle of the architectural element (Figs. 5, 6, 7).

Outcome - Results and Impacts

The joint research effort between Unicam and Sapienza on this case study has yielded measurable results in terms of production and environmental metrics. Optimisation through nesting models enabled a 30% reduction in material waste compared to a standard process (Fig. 8), while simultaneously enhancing production efficiency, leading to a 20% decrease in overall design and manufacturing time. The digitalisation of material-related data facilitates sustainability assessments, simplifying potential Life Cycle Assessments (LCA) and the compilation of Environmental Product Declarations (EPD). From a technological perspective, the collaboration between Unicam and Sapienza demonstrated how the integration of digitalisation and parametric modelling can provide scalable solutions for the fabrication of complex artifacts. Moreover, this experience highlighted the potential for knowledge transfer between academia and industry, laying the groundwork for the development of targeted corporate training programmes aimed at the adoption of advanced digital workflows.

Scalability of Technology Transfer for Industrial Adoption

Technology transfer serves as a strategic mechanism for bridging the gap between academic research and industrial application, facilitating the adoption and dissemination of innovative methodologies within manufacturing processes. This process relies on a structured collaboration among multiple stakeholders, each playing a distinct role. Academic institutions develop advanced knowledge and tools, industrial enterprises assess their feasibility and guide their practical implementation, while regulatory bodies and funding institutions create the conditions for their widespread adoption. Small and medium-sized enterprises (SMEs), in particular, derive significant benefits from technology transfer, as it allows them to access cutting-edge innovations without bearing the high costs of in-house research and development, thereby enhancing their competitiveness and growth potential. The absence of a cooperative ecosystem among these stakeholders would hinder the transition from theoretical innovation to practical industrial application. The case study presented highlights how the convergence of multidisciplinary research and specific industrial needs can generate highly effective and replicable solutions. The integration of expertise in parametric information modelling and digitalisation of the timber supply chain has enabled the resolution of complex design and manufacturing challenges, transforming academic innovation into a structured system implementable at an industrial scale. The synergy between academia and industry extended beyond the mere application of advanced tools. It also redefined production practices, demonstrating how computational methodologies and digital strategies can reshape the relationship between efficiency, sustainability, and product quality. The industrial-scale adoption of the methodologies tested in the timber supply chain requires shared protocols that ensure interoperability between digital tools and manufacturing processes, promoting standardisation and adaptability across different production contexts. This transition must be supported by continuous skill development, training professionals capable of working at the intersection of parametric design, automation, and industrial production. The integration of advanced digital technologies can optimise process efficiency, ensuring greater sustainability and competitiveness in the sector.

References

REFERENCES

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