nieuws

Betonprinten lijkt definitief de kliederfase voorbij

bouwbreed 1289

Betonprinten lijkt definitief de kliederfase voorbij

3D-betonprinten verliest razendsnel zijn barbapapa-gehalte van uitzakkende laagjes. Over de hele wereld verrijzen op locatie gemaakte gebouwtjes. Toch lijkt de grootste toekomst te liggen in de prefabindustrie, waar de techniek nieuwe vormen mogelijk maakt en voor altijd kan afrekenen met doorgeschoten standaardisering en rigide beukmaten.  

De beelden gingen drie jaar geleden de hele wereld over. Barack Obama stond  met premier Mark Rutte en burgemeester Eberhard van der Laan naar de maquette te kijken van het 3D Print Canalhouse in het Rijksmuseum. Het was het moment waarop het 3D-printen van gebouwen voor het algemene publiek een serieuze optie werd en Nederland zich mondiaal presenteerde als gidsland.

De initiatiefnemers van het 3D-grachtenpand, Dus Architects, werkten met kunststof en doen dat nog steeds. Laagje voor laagje legde hun ‘kamermaker’ draden van gesmolten kunststof op elkaar. Printen van beton leek toen nog een droom die mijlenver was verwijderd van de realiteit. Beton hardt immers niet snel uit, vloeit weg en heeft wapening nodig om serieuze krachten te kunnen opnemen. Maar amper drie jaar later staat de wereld er heel anders bij. In China worden huizen van meerdere verdiepingen geprint, Apis Cor zette in Rusland onlangs in één dag een tiny house neer, dat verder op traditionele manier werd afgewerkt. Het Nederlandse Cybe is momenteel in Dubai in de weer met een laboratoriumgebouw met een voetafdruk van 14 bij 12 meter. Zodra de robot van Cybe terugkeert naar Nederland gaat hij aan de slag met het printen van een grillig gevormd vergadergebouw in Teuge. “Het zwaartepunt van het 3D-printen voor de bouw is verschoven van kunststof naar beton”, constateert innovatiemanager Theo Voogd van prefabbetonfabrikant Bruil. “Maar ook daarin speelt Nederland mee in de wereldtop. Van de tien partijen in de wereld die meer kunnen dan een muurtje printen van beton, zijn er drie Nederlands.”

Bruil gaat deze zomer samen met Studio RAP en Movares een abri printen voor de Rotterdamse watertaxi. De gekromde 4,5 meter brede luifel krijgt een uitkragend dak van 3,5 meter. Dat wordt mogelijk dankzij voorspanstrengen waarvan de kanalen zijn meegeprint. De decoratieve trompetstukken waarmee de strengen op spanning worden gebracht komen op hun beurt ook uit een 3D-metaalprinter. Voogd gaat ervan uit dat daarmee een volgende grens wordt verlegd in de prille technologie. “Want deze vorm realiseren is al lastig in traditioneel gestort beton na eindeloos timmeren van een bekisting. Als het ons lukt in geprint beton, brengen we de techniek echt wel een stap verder.”

Volgens hoogleraar Theo Salet van de TU Eindhoven worden de grenzen van het 3D-betonprinten komend jaar flink verder opgerekt. “Alleen al in Nederland staan vijf grensverleggende projecten op stapel.” Salets vakgroep bouwde anderhalf jaar terug een grote 3D-printer volgens het gantry-model. Geen robot uit de auto-industrie dus, waarmee RAP, Bruil en Cybe werken, maar een printer met een kop die zich langs drie assen beweegt.

Net als Bruil draait Salets vakgroep de handen niet om voor het printen van een muurtje. “Maar belangrijker is dat we inmiddels hebben aangetoond dat we onze muurtjes constructief kunnen belasten. Aan de buitenkant zie je al die laagjes, maar zaag je zo’n muurtje door, dan vormt het beton in het midden echt één geheel. Mits er nat-in-nat wordt geprint. De eigenschappen zijn niet wezenlijk ander dan die van gestort beton. We hebben de hechting van de laagjes op verschillende manieren onderzocht. Daarvoor hebben we eerst nieuwe testmethoden moeten ontwikkelen, omdat de standaardproeven uit de betonindustrie niet werken bij printbeton. Je stort niet even een cilindertje om dat in de drukbank te beproeven.”

Wapening

Momenteel experimenteren de onderzoekers in Eindhoven met het wapenen van 3D-geprint beton. Wapeningsstaven parallel aan de printlaagjes leggen is al geen probleem meer, maar met staven haaks daarop worden volgens de hoogleraar nu ook aansprekende resultaten geboekt. “Dan heb je dus gewapend beton. Voeg je er vezels aan toe dan neemt ook nog eens de taaiheid van het materiaal toe en openen zich weer nieuwe mogelijkheden.”

Salet verwacht dat de grootste toekomst voor de 3D-printtechniek niet zozeer schuilt in het op locatie printen van casco’s en complete gebouwen. “Natuurlijk is dat een toepassing die tot de verbeelding spreekt en die zeker verkend moet worden. Voor complexe en iconische ontwerpen zal het wellicht de enige techniek zijn om een gebouw te realiseren. Maar echt grote impact zal 3D-printen toch waarschijnlijk krijgen via de prefabindustrie. Zij kunnen bouwdelen en componenten produceren met een veel grotere verscheidenheid aan vormen en maten dan nu mogelijk is.”

Dat is precies de koers die Bruil inzet samen met Studio RAP. Voogd en consorten onttrekken zich bewust aan de ratrace die gaande lijkt om het eerste, het grootste, of het hoogste gebouw in beton te printen. “Wij zetten vooral in op hoge kwaliteit wat betreft vorm, kleur en structuur. Daarmee hopen we componenten te kunnen leveren voor gebouwen die weer betekenis hebben. Want dat zijn we met zijn allen een beetje vergeten. We hebben sinds de Tweede Wereldoorlog de bouw enorm succesvol geïndustrialiseerd. Maar tegelijkertijd hebben we onszelf in een keurslijf gedrongen van standaardmaten en details. Ook dáárin loopt Nederland internationaal voorop. We moeten ons eindelijk bevrijden van die beukmaat van 5,40 meter en al die andere beperkende standaarden.”

Prefabindustrie

Op de Bouwbeurs in februari liet Bruil gevelpanelen zien waarin de laagjes beton bij het 3D-printen heel netjes op elkaar waren gelegd. Elk paneel heeft een individueel patroon van gekromde lijnen. En toch zijn de verschillende panelen onmiskenbaar familie van elkaar. “Dat soort detailleringen en vrije vormen, daar is 3D-printen de aangewezen techniek voor. Dat wordt nu betaalbaar. Niet alleen voor de prestigieuze projecten, waarbij budget een ondergeschikte rol speelt, maar ook bij massawoningbouw of utiliteitsbouw. De grote belofte ligt in de mass customization. Die zal vooral door de prefabindustrie worden ingevuld.”

Uiteindelijk is de fabriekshal volgens hoogleraar Theo Salet ook de meest logische habitat voor een 3D-printer. Printen op locatie is namelijk echt zo makkelijk niet. De machines zijn gevoelig voor stof, vocht en temperatuur en ondergrond. Het scheelt een stuk als je in een gecontroleerde omgeving werkt.”

Daar loopt Cybe momenteel hard tegenaan in Dubai. Het bedrijf uit Oss heeft misschien wel de pioniersrol van DUS architects overgenomen als het gaat om 3D-printen voor de bouw. Oprichter Berry Hendriks is vanwege de werkzaamheden in Dubai momenteel lastig bereikbaar. Hij kan bovendien niet vrijuit praten omdat zijn opdrachtgever, het lokale energiebedrijf, rondom de opening de nodige publiciteit wil genereren. De oplevering van het grootste op locatie geprinte gebouw ter wereld, moet immers uitbundig gevierd worden. Per dag print Cybe een paneel van bijna 4 meter hoog. Het feitelijke printen neemt nauwelijks meer tijd in beslag dan een uur. Maar de temperaturen zijn dermate hoog dat er alleen s’nachts kan worden gewerkt. En dan nog in een geklimatiseerde tent. Overdag nemen de temperaturen van materialen, en gereedschap in de brandende zon dermate snel toe, dat het proces moeilijk te beheersen is. De mortel hardt te snel uit, waardoor scheurvorming en andere problemen dreigen.

Regelgeving

Architect Pim van Wylick, van the Form Foundation, werkt ondertussen in Nederland aan de voorbereidingen van de volgende aansprekende klus van Cybe. Dat wordt een uniek vormgegeven gebouw dat, veel meer nog dan het R&Drone-lab in Dubai, alleen maar met een 3D-printer gerealiseerd kan worden  Het is een koepelvormig gebouw met een diameter van zo’n 10 meter opgebouwd uit een aantal zwierige banen. Het gebouw gaat dienstdoen als vergader- en presentatieruimte voor 25 mensen. Van Wylick rekent erop dat de printer in oktober of november aan de slag kan en dan in een dag of tien de complete ruwbouw print. Veel sneller dus dan nu in Dubai, omdat het klimaat hier nu eenmaal veel gunstiger is voor werken met beton. Zelfs in de winter. De wanden worden dubbelwandig uitgevoerd met isolatiemateriaal ertussen. Over de wapening en andere details buigen experts van Witteveen + Bos zich momenteel. Door de afmetingen zal de Vergaderfabriek niet uit één stuk geprint kunnen worden, maar worden er secties geprint die later worden geassembleerd.

Overigens is volgens Van Wylick niet zozeer de print- of betontechniek, maar de regelgeving de grootste bottleneck bij de realisatie. “We steken heel veel energie in het overtuigen van Bouw- en Woningtoezicht dat het allemaal kan en voldoet aan de eisen van het Bouwbesluit.”

Ondertussen lijkt het 3D-geprinte grachtenhuis van DUS Architects nog even ver weg als drie jaar terug. Hans Vermeulen van het bureau haalt de schouders op als hem wordt voorgehouden dat over de hele wereld nu spreekwoordelijke grachtenpanden verrijzen behalve in Amsterdam. Heeft hij met kunststof op het verkeerde paard gewed?

“Nee hoor”, stelt hij resoluut, “dat grachtenpand komt er wel. Het blijkt een krachtig uithangbord waaronder wij met ingenieursbureaus, materiaalleveranciers en andere partners ons bezighouden met productontwikkeling. We printen nu een bekisting voor een bijzondere gekromde betonnen trap. Die bekisting is voor eenmalig gebruik, maar dat geeft niet omdat we hem zo goedkoop kunnen produceren. Ook testen we op Schiphol momenteel een nieuwe terrazzo-vloer met een patroon uit onze printer. Zo zijn we op heel veel fronten tegelijk bezig en proberen de nieuwe ornamentiek te ontwikkelen waar we vanaf het begin naar op zoek zijn. En uiteindelijk willen we mass-customized bouwen voor 7 miljard bewoners op aarde. Dat is altijd ons ultieme doel geweest. Dat zou zomaar in beton kunnen gebeuren. En met een robot in plaats van een XYZ-printer. We zijn niet gebonden aan één materiaal of één technologie.”

[[{“fid”:”223511″,”view_mode”:”default”,”type”:”media”,”attributes”:{“height”:”5304″,”width”:”7952″,”style”:”width: 500px; height: 334px;”,”class”:”media-element file-default”}}]]

Gelaagdheid

Laagjes zullen voorlopig ook nog de ontwerpen van DUS kenmerken. Ze zijn verantwoordelijk voor het barbapapa-aanzien dat veel printproducten nog aankleeft. “Die zichtbare laagjes zijn wel het laatste waar ik me zorgen over maak”, zegt hoogleraar Theo Salet. “Dat is makkelijk op te lossen door de volgende generatie printers. Dat kan echt niet alleen door er een dikke laag stucwerk op aan te brengen of door alles weg te schuren of andere nabewerkingen die veel stof en afval produceren.”

“Bovendien”, vervolgt hij, “kan die gelaagdheid ook interessant zijn. Op onze printer heeft Bekkering Adams Architecten een object geprint waarin ze de gelaagdheid juist benadrukken: een wand met een geïntegreerde openhaard en rookkanaal. Die gaat momenteel de hele wereld over omdat het een interessante kant van 3D-printen laat zien. En hij is met geen mogelijkheid met een traditionele kist te maken. Ook die kant van de techniek moeten we verkennen.”

Ook Voogd van Bruil weet niet of in het ultieme eindbeeld de gelaagdheid compleet verdwenen is. “Een muur van bakstenen vinden we ook mooi zolang hij netjes is gevoegd. Misschien moeten we wennen aan de laagjes. Op onze elementen met heel netjes aangebrachte lagen beton kwamen op de Bouwbeurs enthousiaste reacties. Mensen vinden het mooi.” Ook Van Wylicks eerste zorg is niet het wegpoetsen van de laagjes. “De koepel van de Vergaderfabriek in Teuge wordt niet strakgeplamuurd. We vinden het uiteindelijk ook leuk om te laten zien dat het gebouw geprint is. Bovendien compenseren de geavanceerde projectoren die ze in het gebouwtje gaan gebruiken, de eventuele oneffenheden.”

Geopolymeerbeton

Salet besluit: “Hoe snel de ontwikkelingen ook gaan, we zijn er nog niet. We moeten alle mogelijkheden van 3D-betonprinten onderzoeken en bovenal in kunnen staan voor een veilige constructie. Maar uiteindelijk wordt het een heel elegante techniek waarbij je het materiaal alleen daar aanbrengt waar het nodig is, zodat je zo min mogelijk verspilt en heel weinig afval produceert. En dat is in de betonwereld met haar hoge CO2-footprint een niet te onderschatten voordeel. In Singapore ben ik betrokken bij een project waar we gaan printen met geopolymeerbeton. Dan wordt de voetafdruk echt drastisch kleiner. Terwijl je beschikt over bijna ongelimiteerde vormvrijheid.”

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels