De faculteit Bouwkunde aan de TU Eindhoven verricht sinds twee jaar onderzoek met een 3D-betonprinter. Deze veelbelovende technologie verruimt de blik van de betonconstructeurs op hun eigen vakgebied.

Op tal van plaatsen in de maakindustrie neemt 3D-printen al jaren een hoge vlucht. Van kleding tot auto-onderdelen: steeds meer producten worden op deze manier vervaardigd. De bouwsector hobbelde relatief lang achter deze ontwikkeling aan. Dr. Behrokh Khoshnevis, die midden jaren ‘90 in Californië eerste proeven deed met 3D-betonprinten, was lang een roepende in de woestijn. Pas de laatste 5 jaar zet 3D-printen ook in de bouwsector snel door. Zo gaat men in Amsterdam een brug printen met een robot die stalen structuren last. Ingewikkelde stalen knopen zoals tuiconstructies kunnen met deze technologie efficiënter worden ontworpen. Ook in China, waar de komende decennia veel nieuwe woningen moeten worden gebouwd, wordt volop geëxperimenteerd met 3D-printen.

Veel potentie

Wereldwijd zijn technische universiteiten het 3D-printen in de bouw aan het verkennen. Ook de TU Eindhoven schafte twee jaar geleden een 3D-betonprinter aan. “We waren gegrepen door het potentieel van deze technologie”, aldus Freek Bos, Universitair Docent Betonconstructies aan de faculteit Bouwkunde. “3D-printen kan ons helpen de vorm van betonconstructies te optimaliseren, de bekisting weg te laten en het materiaalverbruik te reduceren. Het biedt ook kansen om de vormvrijheid van constructies te vergroten.”

Bredere blik

Het onderzoeksteam ontdekte al snel dat 3D-betonprinten een verbreding van de blik op het eigen vakgebied vereist. “Bij de klassieke manier van bouwen ligt de focus sterk op de wijze waarop het beton wordt gestort. Met 3D-betonprinten ontwerpen we betonconstructies vanaf scratch. Hierbij spelen de kwaliteit van het beton en het ontwerp van de eindconstructie een zeer belangrijke rol. Dit alles schuift nu veel meer in elkaar en wordt door ons gelijktijdig onderzocht.”

Besturingstechnologie

Bij het project zijn onder meer leveranciers van robots en pompen betrokken. Siemens levert de SINUMERIK-besturingstechnologie. “Onze portaalrobot is via een slang verbonden met de mixer. We kunnen de motoren voor mixen en pompen los van elkaar besturen. Het ontwerp van de betonconstructie bepaalt het pad dat de printer volgt terwijl hij laagjes beton op elkaar aanbrengt. Het printproces heeft een grote invloed op de kwaliteit van de constructie. Uit dit proces komen heel veel data die we interpreteren om te voorkomen dat de constructie tijdens het printen instort.”

“We stoppen veel effort in virtueel printen.”

Meetgegevens

De onderzoekers hebben de afgelopen maanden veel try-and-error gedaan en zijn nu bezig de betonsamenstelling en het ontwerp van constructies van tevoren te modelleren. Hierdoor kunnen ze de kwaliteit van het eindproduct voorspellen. Bos: “We stoppen veel effort in virtueel printen. De metingen die we tijdens het printen doen, stoppen we in een model. Zaken als thermische ontwikkeling en de hoogte van de constructie houden we permanent in de gaten. Voor ons als betonconstructeurs zijn dit innovaties. We zijn niet gewend aan dergelijke meettechnieken. Op basis van de meetdata kunnen we tijdens het printen real time bijsturen. Dit maakt het o.a. mogelijk om te printen op een ongelijkmatige ondergrond. We gaan de printkop slim genoeg maken om het materiaal aan te passen aan de locatie en bijvoorbeeld – al naar gelang waar het nodig is – op bepaalde plaatsen in de constructie zelfhelend of zelfreinigend beton toe te passen. Dan kun je pas echt slim bouwen.”

 

Reacties zijn uitgeschakeld voor dit artikel