3D-betonprinten voor de bouw in opkomst

3D-betonprinten voor de bouw in opkomst

‘De basis staat, nu komt de verfijning’

De grootschalige toepassing mag misschien nog even op zich laten wachten, maar 3D-betonprinten krijgt vaste voet aan de grond in de Nederlandse bouw. De voordelen en toepassingsmogelijkheden zijn te groot om deze productie alleen op kleine schaal in te blijven zetten. “Kijk alleen maar naar de vormvrijheid die printen biedt en de potentiële productiecapaciteit”, zegt Volker Ruitinga van printbedrijf Vertico in Amersfoort.

Vertico is volgens eigenaar Volker Ruitinga een van de vier ‘serieuze spelers op de Nederlandse 3D-betonprintmarkt’. BAM Infra en Weber Beamix openden eerder dit jaar een grote printfaciliteit in Eindhoven. Daar worden vooral infragerelateerde oplossingen ontwikkeld en geproduceerd. Als het gaat om woning- en andere bouwtoepassingen zijn naast Vertico ook Bruil uit Ede en CyBe uit Oss op een gelijkwaardige schaal actief. De TU Eindhoven heeft ook een eigen 3D-printopstelling, maar die wordt alleen voor onderzoek gebruikt. “De TU Eindhoven heeft de beschikking over een portaalprinter, een printer met een groot printoppervlak. Wat daar ook van belang is, is de grootte van de pomp. Hoe krachtiger de pomp, des te stugger het materiaal dat geprint kan worden. Dit komt ten goede aan de stapelbaarheid, maar zorgt ook voor een minder fijne detaillering”, legt Ruitinga uit.

   

Detailniveau
De robotprinters waarmee andere producenten werken, zijn doorgaans door henzelf opgebouwd. De robot komt meestal uit de automotive. “Wij monteren vervolgens zelf de betonprinter op de robot. Zo ben ik ook begonnen. Ik kom uit de automotive en kon daar een ABB-robot meekrijgen. Inmiddels hebben we er twee in productie.” Het voordeel van de robotprinters is dat ze op detailniveau ontwerptekeningen beter kunnen printen dan portaalprinters. “Onze printers verwerken fijnere mortel omdat ze een kleinere pomp hebben. Dat betekent dat je als architect een enorme vormvrijheid hebt en met veel minder restricties kunt ontwerpen.”

Uitdaging aan de gevel
3D-betonprinten heeft anno 2019 volgens betrokkenen zijn plek in de bouw veroverd. Maar ook is duidelijk dat het de kinderschoenen nu moet gaan ontgroeien. “De basis staat en we weten dat de mogelijkheden groot zijn. Maar er is nog heel veel doorontwikkeling nodig voor we toe zijn aan echt grootschalige toepassing in de bouw. Niet alleen als het gaat om volumes, maar ook als we meer op detailniveau gaan kijken”, zegt Volker Ruitinga van printbedrijf Vertico. Zo ziet hij nog wel verschillende uitdagingen aan de gevel. “De aansluiting van kozijnen, ramen de deuren op de geprinte gevel bijvoorbeeld luistert nauw. Ik denk dat daar voor ons, maar ook voor de fabrikanten van ramen en deuren voldoende kansen liggen.”

Leidend op wereldmarkt
Aantallen en aandelen mogen dan nog vrij beperkt zijn, als het gaat om de ontwikkeling van 3D-betonprinten is Nederland wereldwijd koploper. Ruitinga: “In geen enkel ander land wordt er zoveel in ontwikkeling gestoken als hier.” Dat wil overigens niet zeggen dat er in andere landen helemaal niets gebeurt. Zo heeft Rohaco, fabrikant van 3D-betonprinters, onlangs een printer geleverd aan de Swinburne University of Technology in Melbourne. En ook in de Arabische Emiraten is al getest met deze manier van bouwen. “Maar opvallend vaak komt de kennis en ook het materiaal uit Nederland.”

Gevelpanelen
In de productiehal van Vertico is de afgelopen maanden gewerkt aan geprinte gevelplaten voor elf woningen in het project Valleipark in Leusden. In opdracht van aannemer Heilijgers ontwierpen de ‘pioniers in 3D-betonprinten’ – zoals het bedrijf zich positioneert – de beplating voor de gevels. “Deze panelen en het ontwerp hebben we in een proefopstelling al in een kleiner formaat geproduceerd om het eindresultaat goed te kunnen beoordelen. Daarom hebben we ze 60 tot 70 centimeter hoog gemaakt. De uiteindelijke platen die in 2020 tegen de gevel gaan, zijn zo’n anderhalve meter. Maar die gaan we pas printen als de bouw zover gevorderd is dat ze geplaatst kunnen worden.”


Voorbeeld van de gevelpanelen die Vertico gaat printen voor de elf woningen in het project Valleipark in Leusden.

Golvend patroon
De elf gevelpanelen zijn zo ontworpen dat ze alle elf verschillend zijn, maar samen toch een geheel vormen. Ruitinga: “Dat is het grote voordeel van 3D-betonprinten. De robot volgt het digitale ontwerp, dus de architect kan iedere vorm aan de gevel geven. In dit geval is het een golvend patroon waarbij het geheel door de computer is verdeeld over de elf panelen. Maar datzelfde patroon kan heel eenvoudig op tien of twaalf panelen herberekend worden. Een paar parameters aanpassen in de data, en zonder dat het geheel verandert krijgt ieder individueel paneel een ander ontwerp.”


Golvend ontwerp van de elf gevelpanelen die Vertico in 2020 zal printen.


Een paar parameters aanpassen, en zonder dat het geheel verandert krijgt ieder paneel een ander ontwerp.


Impressie van de woningen die Heilijgers in Leusden bouwt.

Op de bouwplaats
Het printen van de gevelpanelen gebeurt straks in Leusden op de bouwplaats. “Dat is een van de grote voordelen van 3D-printen: je kunt het in feite op iedere locatie doen. Productie, levering en montage aan de gevel; het kan op een paar vierkante meter. Dat maakt de productie wel bijzonder en uitdagend. Zeker als je dat voor het eerst gaat doen.” Voorziet Ruitinga een toekomstige bouwplaats vol 3D-betonprinters die gevels en andere constructies printen? “Nee, dat is afhankelijk van het te bouwen object. In veel gevallen zal het niet kunnen, maar ik ben er wel van overtuigd dat de 3D-betonprinter steeds vaker op de bouwplaats te zien zal zijn.”

De Huizenprinters
In Amersfoort heeft het consortium De Huizenprinters vergevorderde plannen voor een volledig 3D-geprinte woning. Deze moet in 2020 geprint worden. Hiervoor heeft het consortium subsidie ontvangen van de provincie Utrecht, die hiermee deze innovatieve bouwmethode wil stimuleren. Partners in De Huizenprinters zijn FabLab Amersfoort, bouwbedrijf Heilijgers, betoncentrale Van der Kamp, 3D-betonprinter Vertico, innovatiebureau Blueways en de WAR. “Het wordt een spectaculair project”, zegt Volker Ruitinga van Vertico. “Later dit jaar worden de ontwerptekeningen gepresenteerd. Het wordt een uniek ontwerp, waarin vrijwel niets standaard is.”

Eerste commerciële printlocatie
Ook de door BAM Infra en Weber Beamix geopende betonprintlocatie in Eindhoven bewijst dat het 3D-printen van beton het experimenten voorbij is. Nadat beide partners eerder met succes een fietsbrug printten, zetten zij nu de stap naar het daadwerkelijk en op grote schaal produceren en verkopen van 3D-betongeprinte constructieve bouwelementen. Al bij de officiële start in januari lieten beide bedrijven weten met dit initiatief in een marktbehoefte te voorzien. “In de printrij staan verschillende projecten waaronder huizen van het project Milestone en toepassingen binnen lopende projecten van BAM Infra. Ook printen we in opdracht van de provincie Noord-Holland vier fietsbruggen.”


Weber Beamix en BAM openden in januari de eerste commerciële printfaciliteit van Europa.

Samenwerking
Heeft BAM Infra in marktleider Weber Beamix een mortelleverancier gevonden waarmee het 3D-betonprinten naar een hoger niveau wil tillen, ook voor de andere betonprinters geldt dat er volop wordt samengewerkt. Ruitinga: “Je hebt elkaars kennis en input nodig om verder te komen. Ieder vanuit zijn eigen specialisme.” Overigens produceert Vertico wel zijn eigen mortel. “We hebben een aantal mortels uitgeprobeerd, maar uiteindelijk besloten een eigen recept te ontwikkelen. Deze eigen mortel past het beste bij onze stijl van printen.” Ook CyBe ontwikkelt zelf mortel die onder andere wordt toegepast in het project De Vergaderfabriek in Teuge. Belangrijke eigenschap van de printmortel is dat deze veel sneller moet uitharden dan gewone betonmortel omdat de constructie in lagen wordt geprint – de lagen moeten sterk genoeg zijn om de nieuwe lagen te kunnen dragen.

Prefab Printing
Mortelleverancier Bruil werkt in Ede onder de noemer ‘Prefab Printing’ aan de seriematige productie van unieke gevelelementen. Daarmee wordt vormvrijheid betaalbaar en krijgt de bouwer de kans om te werken aan spraakmakende architectuur. Die elementen kunnen bovendien met veel minder materiaal gemaakt worden. Het beton wordt immers alleen op de plekken geprint waar het nodig is, zo licht de producent toe. Speciaal voor de doorontwikkeling van 3D-betonprinten heeft Bruil LAB25 in het leven geroepen. “Ontstaan vanuit onze visie om in 2025 voorop te lopen als het gaat om digitalisering én forse reductie van grondstoffenverbruik.” Waarbij Bruil benadrukt dat samenwerking met architecten, bouwpartijen en andere leveranciers essentieel is om die ontwikkeling te kunnen maken.

Wederopbouw Notre Dame
Na de verwoestende brand die de Notre Dame in Parijs grotendeels in de as legde, riep president Macron architecten, restaurateurs en andere bouwprofessionals op om te komen met een plan voor herstel of herbouw van de kathedraal. Een oproep die ook door Eric Geboers en Matteo Baldassari van het Rotterdamse bedrijf Concr3de werd gehoord. Hun idee in een notendop: gebruik de restanten van de ornamenten en andere onderdelen van het monumentale gebouw als grondstof voor 3D-geprinte kopieën. “Wij willen de Notre Dame als een Phoenix uit zijn as laten herrijzen door gebruik te maken van de materialen die uit de kathedraal gewonnen kunnen worden. De brand is nu onderdeel van de lange en gelaagde historie en de Notre Dame kan zo aan de wereld laten zien dat zij ook deze tegenslag heeft overwonnen. Zo kan deze brand de toekomst zijn van de Notre Dame.”

Concr3de printte als experiment een sculptuur voor de Notre Dame.

As in printmortel
Concr3de heeft al een voorbeeld geprint van een sculptuur. Hiervoor is in de kathedraal een printinstallatie opgebouwd. Nadat as en restanten zijn verpulverd tot een fijn poeder, gaat het samen met kalksteen in een inkjet 3D-printer die met dunne laagjes de sculpturen uitprint. Door steeds een laagje stabiliserende inkt toe te voegen, ontstaat een beeld dat weer klaar voor de toekomst is, maar wel de oude en rijke historie in zich meedraagt. Volgens de ondernemers kan de printopstelling in de Notre Dame niet alleen een publiekstrekker worden, het kan ook helpen bij de financiering van dit deel van de wederopbouw. “Mensen kunnen een sculptuur adopteren en vervolgens ook zelf geproduceerd zien worden. Ander voordeel is dat de restauratie bijna onmiddellijk van start kan gaan, zonder dat geïnvesteerd moet worden in speciale opleiding van vakmensen om deze historische beelden te reproduceren.”

Dit artikel staat in de rubriek 'Dossier 3D printen' in de Raam en Deur juni editie 3-2019.
Tekst Geert Hiferink Foto’s Vertico, Weber-Beamix

Hier uw advertentie?
Bel +31 (0)73 503 35 44.

Schrijf u in voor onze nieuwsbrief