Tagarchief: bouwen

3D beton printen is volwassen geworden. Van papier naar praktijk in Eindhoven

BvOF-2021_0429_AMJ-Eerste-bewoonde-3D-betongeprinte-woning-Proj
Lees het gehele artikel

Gevoed met een 3D-file waarin het te printen object gecodeerd is, print de robot met pijnlijke precisie uit het niets een betonnen object. Mogen we de betonsector lidmaatschap van de maakindustrie toedichten? Ja, 100%. Het epicentrum van deze futuristische bouwwijze: Eindhoven.

De printrobot in actie in de fabriek.

Eigenaar van de betonprintfabriek is Saint Gobain Weber Beamix, voor wie het 3D betonprint avontuur pas echt vaart kreeg toen zij zich als industrieel partner aansloot bij het 3D Concrete Printing onderzoeksprogramma van de TU Eindhoven.We zijn in gesprek met Marco Vonk, marketingmanager, Peter Paul Cornelissen, international 3D projectmanager en Gian Sterken, 3D sales projectleider.

Het printen van het Milestone huis.

Disruptieve technologie

De oude Egyptenaren, Babyloniërs, Feniciërs, Grieken en Romeinen kenden reeds de voordelen van het gebruik van (ongewapend) beton. Sindsdien heeft beton een evolutie doorgemaakt qua samenstelling en verwerking, maar geen enkele ontwikkeling ligt zo ver af van de oorsprong, als 3D printen. We spreken dus over een disruptieve technologie die, zoals bij elke disruptie, alleen kan ontstaan door innovatiedrang, out of the box denken, gedrevenheid en early adopters. Feit: de functies van de heren van Saint Gobain Weber Beamix bestonden 5 jaar geleden nog niet. 3D betonprinten is dankzij de inspanningen in Eindhoven volwassen geworden, volledig inzetbaar en kent inmiddels een paar sterke wapenfeiten.

3D geprinte fietsbrug bij Gemert.

“Bij deze technologie moet er aan andere voorwaarden worden voldaan dan gebruikelijk”, opent Peter Paul het gesprek. “Dat begint al met de manier waarop een 3D-model opgebouwd moet worden en dat eindigt met de samenstelling van het betonmengsel. We spreken over twee betonstromen; enerzijds snel uithardend beton, bestaand uit twee componenten, anderzijds vloeibaar beton dat na extrusie een eigen huid vormt met draagkracht. Dat laatste is van cruciaal belang, omdat de robot het printwerk in lagen opbouwt en het gewicht van de bovenste lagen niet de onderste lagen mag beïnvloeden. Tegelijk moeten de laagjes in elkaar vloeien om een monolithisch geheel te vormen waarmee gerekend kan worden. Het printmateriaal moet dus geoptimaliseerd zijn om dragende en vormvaste eigenschappen te hebben. Inmiddels werken we met de 5e generatie mortel die R&D van Weber Beamix heeft ontwikkeld, met succes. De balans is optimaal te noemen.”

“Een mooi voorbeeld is een beurs in Las Vegas waar we stonden met een volledig werkende robot, die live beton stond te printen.”

Rechtstreeks printen of bekistingen printen

De mogelijkheden van 3D betonprinten zijn eindeloos. Hoe zit het met wapening, vragen we. Gian antwoordt: “Daar zijn meerdere mogelijkheden voor. We kunnen wapeningsdraad meevoeren in de mortel, er kunnen verstevigingsvezels aan de mortel worden toegevoegd, of, indien we 3D betonnen bekisting printen, kunnen er stalen pennen handmatig aan de geprinte bekisting worden toegevoegd.” Daar voegt Peter Paul aan toe: “Door de andere manier van werken echter is traditionele wapening soms niet nodig. Een goed voorbeeld daarvan wordt gevormd door de bruggen die we inmiddels geprint hebben, waarbij de 3D-engineering gezorgd heeft dat het eindproduct een bepaalde voorspanning bezit.”

Geprinte pilaren voor de brug bij Nijmegen.

De wereld mag veroverd worden

“We komen nu uit het stadium dat iedereen met open mond staat te kijken en daarna verbaasd doorloopt. Het is goed doorontwikkeld, het werkt en het kan ingezet worden. Een mooi voorbeeld is een beurs in Las Vegas waar we stonden met een volledig werkende robot, die live beton stond te printen. De bezoekersstatistieken wezen uit dat we meer bekijks hadden dan Elon Musk met zijn hyperloop. Als we nu naar de praktijk kijken, dan zien we dat de meer open minded opdrachtgevers direct het voordeel van 3D betonprinten inzien en ook trots zijn op het feit dat ze opdrachten kunnen verlenen. De eindresultaten spreken voor zich, dan heb ik het bijvoorbeeld over de geprinte bruggen bij Nijmegen en Gemert en, ook een huzarenstuk, het 3D geprinte Milestone House. De wereld mag dus veroverd worden.”

Peter Paul: “Met name het Milestone House laat zien dat er andere vormentaal mogelijk is. Dat betekent dat ontwerpers weer nieuwe, niet eerder vertoonde creatieve opties tot hun beschikking krijgen. Ook betekent dat een omschakeling naar anders werken met je bekende 3D-software. Om 3D betonprinten gemeengoed te laten worden, is het van het grootste belang dat we onze kennis hierover blijven delen, zodat iedereen eraan kan wennen.” Ook in het consortium wordt samengewerkt als het om delen van kennis gaat. Marco legt uit: “Vanaf de opening van de fabriek hebben we mensen uitgenodigd, de TUe doet er alles aan om dit uit te dragen en we beschikken inmiddels over ambassadeurs die geen kans onbenut laten om dit te promoten.”

Er valt nog veel te leren

“De realiteit is dat ik traditionele 3D-ontwerpen aangeleverd krijg, die ik omzet naar 3D-printbare ontwerpen.  We kijken of we de techniek passend kunnen krijgen, waarbij ik wel aangeef wat er dan anders had gemoeten. Daar leert de betreffende ontwerper weer van.” Het leerproces stop niet bij werkvoorbereiding en printwerk zelf. Peter Paul: “Het gaat om het begrijpen van het hele proces. 

Er is een duidelijk voor- en natraject. 3D betonprinten levert namelijk ook maatschappelijke en economische voordelen op. Je verbruikt minder materiaal, er is minder zwaar transport nodig, er is minder omgevingshinder en je werkt een stuk sneller.”

‘Je moet het gewoon durven’

Beschouwen de heren zichzelf als pioniers? Marco is er duidelijk over: “Absoluut niet. Als je die vraag in 1999 had gesteld, dan waarschijnlijk wel. Zolang wordt er al research gedaan naar 3D betonprinten. Naast de mechanische en elektronische ontwikkelingen, die vandaag de dag meer mogelijkheden brengen dan ooit tevoren, lag en ligt de focus op de mortel. De mortel is speciaal, onze fabriek is speciaal. We spreken over ‘design by testing’.” Peter Paul vult aan: “Ons materiaal is door de universiteit en meerdere instituten onderzocht. We bewaken de kwaliteit van droge mortel naar silo, van silo naar de nozzle, van geprint product tot de performance van de robot. Het hele traject wordt gemonitord en deze data is een integraal onderdeel van onze kwaliteitscontrole, dat geeft vertrouwen. Voor diverse projecten is dit onder andere gevalideerd door de TUe, ook de belasting van het product.”

Dankzij het partnership met de TUe en de steeds groter wordende lijst met geslaagde praktijkprojecten wordt er flink gewicht in de strijd gegooid. Marco: “Het is nu aan ons om de toepasbaarheid en betrouwbaarheid bekender te maken, zodat meer en meer professionals in de bouw met eigen ogen kunnen zien dat 3D printen van beton een volwassen techniek is geworden. Een techniek die bovendien economisch toepasbaar, duurzaam, flexibel en betrouwbaar is. Wat we nodig hebben zijn nog meer opdrachtgevers die denken in de mogelijkheden en de toegevoegde waarde van 3D printen samen met ons gaan ervaren.”