Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - In het Nederlandse Teuge, aan de rand van de Veluwe, is begin dit jaar De Vergaderfabriek geprint, wereldwijd het eerste 3D geprinte gebouw dat als commercieel project is uitgevoerd.
De opdrachtgever, een particuliere ondernemer, laat er externe partijen meetings organiseren. Centre4Moods ontwikkelde een concept dat aansluit op de werking van het menselijk brein. Dat vergde een passend bouwontwerp. De organische vormen waren alleen met 3D printen te realiseren.
3D printen en modulair bouwen
Benedikt Declercq van de Vlaamse Confederatie Bouw (VCB) benadrukt die ontwerp- en vormvrijheid. “Net als in de maakindustrie moet je 3D printen in de bouw alleen inzetten als het meerwaarde biedt. (…) Maar de meerwaarde zit toch vooral in het modulair 3D printen.” 3D betonprinten sluit naadloos aan bij de prefab trend. Hij wijst naar Singapore.
“Singapore heeft niet de ruimte om een straat enkele maanden te blokkeren voor een bouw. Daarom bouwt men er veel modulair.” Kies je nog eens voor een hybride model, waarin je 3D betonprinten van elementen combineert met de klassieke bouw, dan vermijd je het probleem dat de huidige generatie 3D betonprinters een beperkt volume aankan en wordt de businesscase aantrekkelijker.
Als je de kosten van de mallen meerekent, is 3D betonprinten vaak nu al goedkoper. “Je moet 3D printen niet toepassen voor repetitieve delen, maar voor unieke onderdelen met specifieke geometrieën.”
Circulair
De Vergaderfabriek wordt dubbelwandig geprint. De spouw wordt opgevuld met een isolatiemateriaal in korrelvorm. De bolletjes zijn niet verlijmd. Naderhand, bij de sloop van het pand zijn ze af te zuigen en herbruikbaar.
Marijn Bruurs, die vanuit Witteveen+Bos betrokken is bij het project in Teuge, het Milestoneproject (het eerste woonwijkje met vijf 3D geprinte woningen in Eindhoven) en ook in Dubai, denkt dat het duurzaamheidsaspect 3D betonprinten een impuls kan gaan geven.
“Op een gemiddelde bouwwerf wordt voor elke twee vrachtwagens geleverde bouwmaterialen, één vrachtwagen ingezet om materialen en afval weg te halen. Denk aan bekistingen, beton dat te veel is geleverd en afval.” Dat kun je vermijden door precies op maat te 3D printen. Betonprinten vermindert de materiaalverspilling.
Normen ontbreken
De grote uitdaging ligt op het vlak van wet- en regelgeving. “Op dit moment is de wetgever nog niet mee. Alle objecten moeten individueel worden getest. Er zijn nog geen standaarden”, zegt Kai van Bulck, projectverantwoordelijke bij Kamp C, het Belgisch centrum voor duurzaam bouwen in Westerlo. Dit voorjaar wordt hier de betonprinter van het Deense 3D Printhuset in gebruik genomen.
Een gantrymodel dat 9,5 m bij 9,5 m bestrijkt en verschillende verdiepingen hoog kan. Kamp C wordt met EFRO-subsidie, Vlaanderen, de provincie en een aantal Kempense bedrijven (samen 1,67 miljoen euro) de Vlaamse speeltuin voor 3D printen in de bouw. Dit driejaren C3PO-project moet het 3D printen in de Vlaamse bouw versnellen. Men wil er ook standaarden ontwikkelen.
Normaal weet je als constructeur volgens welke norm je de berekeningen voor een wand of een vloer moet uitvoeren. Voor 3D betonprinten niet. “We vallen dan terug op de clausule ‘design by testing’”, legt Bruurs uit bij Witteveen+Bos dat zelf al modellen ontwikkelde om deze vaak organisch gevormde constructies door te rekenen.
“Met een Eindige Elementen methode komen we behoorlijk ver.” Maar voor De Vergaderfabriek moest men een hele wand 3D printen en die fysiek belasten om te zien wanneer de constructie bezwijkt. “Dat kwam overeen met onze modellen. Op die manier hebben we de vergunningverlener, de gemeente, overtuigd dat de 3D geprinte constructie voldoende veilig is en voldoet aan de eisen voor dit soort gebouwen”, zegt Bruurs.
Een extra moeilijkheid: wanden en dak lopen in elkaar over. Welke energetische eisen gelden dan? “Wij hopen dat we door dit soort projecten te realiseren de schaal waarop we de proeven moeten doen, de komende jaren kunnen verkleinen.”
Anders aanbesteden
“Aannemers zijn bang voor de wetgeving en de aansprakelijkheden”, aldus Declercq bij VCB. Hij juicht daarom initiatieven zoals in Kamp C toe. Dat zorgt voor referenties waarop constructeurs kunnen terugvallen. Dat de normen in landen die regelmatig het nieuws halen met 3D geprinte gebouwen soepeler zouden zijn, bestrijdt Marijn Bruurs.
Witteveen+Bos 3D betonprintte in Dubai al een gebouw vergelijkbaar met De Vergaderfabriek. “Maar binnenin zit een traditionele constructie verborgen. Betonnen balken en kolommen met bewapening. De regels zijn in Dubai juist nog strenger dan hier. Een volledig 3D geprinte wand als constructie kan daar helemaal niet. Het ruwe materiaal moet er zelfs al gecertificeerd zijn.”
Beide Nederlandse projecten zijn geen pure showcase. Ze krijgen daadwerkelijk de functie waarvoor ze bedoeld zijn. Declercq zou dit soort projecten, of bijvoorbeeld de fietsbrug in Gemert waarvoor delen 3D geprint zijn, graag ook meer in België zien. “In België werken overheden met klassieke aanbestedingen waarin de prijs doorslaggevend is. In Nederland kennen overheden ook punten toe aan innovatie. Als je dat verwerkt in je lastenboek, heeft 3D betonprinten meer kans van slagen.”
Gestage groei
Architecten kunnen nu niet alles tekenen wat ze willen omdat het technisch niet haalbaar is. 3D printen kan dat veranderen. Dat betekent niet dat men bij het VCB verwacht dat morgen alles uit de printer rolt. Architecten zullen wel elementen toevoegen die enkel met 3D printen kunnen.
Kai van Bulck verwacht dit en komend jaar 3D geprinte projecten te zien van veel hogere kwaliteit. “Projecten waarvoor minder ‘lapwerk’ nodig is.” Bruurs denkt dat 3D betonprinten een nichetoepassing blijft maar wel op grotere schaal toegepast zal worden. Vanwege de vormvrijheid, omdat de bekisting voor betonwanden en kolommen kan vervallen, omwille van tijdwinst en het duurzaamheidsaspect.
Vandaag is beton het enige materiaal dat uit de printkop komt, merkt Declercq op. “Als we ook het isolatiemateriaal kunnen meeprinten en de elektrische leidingen, krijg je een heel ander verhaal. De focus in de onderzoeken ligt nu nog echt op de betonmix.”
Door Franc Coenen
Kadertekst
Golfbrekers
Blijft België achter? Besix kondigde recent aan samen met Witteveen+Bos en start-up ResourceFull en de UGent een onderzoek te starten naar beton om golfbrekers 3D te printen. De logistiek bij zo’n project, het vervoer van de golfbrekerelementen is immers een van de belangrijkste kosten. De geometrie kan wel worden geoptimaliseerd. Het huidige bindmiddelgehalte voor betonmixen volstaat echter niet. Met geld van de speerpuntcluster SIM (Strategisch Initiatief Materialen in Vlaanderen) en VLAIO onderzoekt men nieuwe mixen.
Xella, leverancier van chemische producten, ontwikkelde in eigen huis een pomptechniek en een systeem om realtime de sterkte van het geprint beton te meten. Per uur kan men vier ton materiaal verwerken. Aan het C3PO-project in Kamp C doen o.a. de bouwbedrijven Van Roey, Beneens en ETIB mee, terwijl de UGent materiaalonderzoek doet.
