Paviljoen betonprinter gereed

paviljoen 3d-betonprinter huizenprintersOp het moment dat de Huizenprinters in 2018 begon met het 3D-printen van een betonnen Tiny House, hadden ze net de eerste proeven afgerond met een betonmengsel en robot printer. In die tijd hadden ze nog weinig kennis van robotica en een materiaalmix dat slechts 30 cm hoog kon stapelen voordat het instortte. Nu, 4 jaar later, is er een indrukwekkende primeur in 3D-betonprinten- een volledig geprint betonnen schaalstructuur-paviljoen. Bovendien werd het project voltooid zonder de noodzaak van wapening of op maat gemaakte bekisting.

De Huizenprinters bestaat uit Heilijgers, betonleverancier Van der Kamp, innovatiespecialist Blueways, De WAR broedplaats voor innovatie en Vertico, de betonprint spin-off.

Het doel van het printen van een Tiny House werd gesteld en het team ging aan de slag. Al snel werd duidelijk dat er extra expertise nodig. Hierbij kwamen Jelle Feringa (Odico, Aectual) en Diederik Veenendaal (Summum Engineering) om de hoek kijken. Met hun jarenlange ervaring op het snijvlak van robotica en architectuur, was de weg vrij voor innovatie op het hoogste niveau.

Open Innovatie
Nieuwe manieren van produceren vragen om nieuwe manieren van denken. Om dit proces te versnellen, besloot de groep om te delen wat ze tijdens het project hebben geleerd via een aantal kennisdelingsevenementen en een website waarop ze hun bevindingen publiceerden  – wiki.bouwkoppel.nl. Deze informatie werd gepubliceerd onder het principe van CopyLeft in tegenstelling tot CopyRight. Het afsluitende evenement komt er nog aan.

Paviljoen 3D betonprinter Huizenprinters HeilijgersStand van de techniek
Wat volgde waren enkele jaren van ontwikkeling van de technologie en het bijwerken van de ontwerp- en fabricagestrategieën. Vele iteraties van machines en software resulteerden in de ontwikkeling van een proces om de verharding van beton sterk te versnellen. Door een versnellingsmiddel aan de printkop toe te voegen, wordt het betonmengsel binnen enkele minuten hard, waardoor zeer complexe ontwerpen kunnen worden geproduceerd.

Printen
Het printen van het dak bleek de grootste uitdaging. De doorbraak kwam met de slimme segmentatie van de gehele structuur in 8 delen. Hoewel dit het probleem in theorie oploste, resulteerde dit in de praktijk in een uiterst complexe geometrie voor het printen. De lange, dunne prints verhoogden het risico op krimpscheuren; deze werd beperkt door het mixontwerp aan te passen, met behulp van uithardingscompound en de prints te bedekken na afloop. De dubbele kromming resulteerde in inzakking waarna de ribstructuur werd geïntroduceerd. Er is een zeer groot hoogteverschil van 80% van het ene uiteinde naar het andere; deze helling maakte transport tot een uitdaging. Bovendien betekende de complexe vorm dat een printstrategie met variabele laaghoogte werd vereist met overeenkomstige oriëntatie van de printkop. Kortom – het oplossen van één groot probleem creëerde een aantal nieuwe uitdagingen, die allemaal systematisch werden opgelost.

Paviljoen 3D betonprinter Huizenprinters HeilijgersDe eerste poging werd met onmiddellijk succes geprint. Een echte toevalstreffer zo blijkt. Wat volgde was een lange reeks productieproblemen. Aanvankelijk waren de dalende temperaturen in de onverwarmde fabriekshal een grote uitdaging, later stegen de temperaturen in het voorjaar. Maar het team zette door met spectaculaire resultaten.

Door het gebruik van parametrisch ontwerp konden vele iteraties van het paviljoen snel achter elkaar worden gemodelleerd. Deze benadering vormde een aanvulling op de structurele analyse van het object, voor weerbelastingen en andere krachten die erop werken. Bovendien sluit het naadloos aan op het vertalen van het object naar robotcode; een volledig digitale ontwerpaanpak.

Duurzaamheid & Elimineren van Bekisting
Een van de belangrijkste voordelen van beton 3D-printen is het potentieel om bekisting te elimineren en geen enkel ander project toont dit potentieel zoals deze tot nu toe. Niet alleen worden de objecten geprint zonder enige ondersteuning, maar ze zijn ook geassembleerd met behulp van slechts tijdelijke, standaard steigers. De tijdelijke draagstructuur is verwijderd en kan worden hergebruikt voor het  volgende project.

Omdat de structuur volledig onder compressie staat, de grootste kracht van beton, was er geen wapening nodig. Dit betekent dat de structuur is gemaakt van slechts één enkel materiaal. Dit feit maakt het op zijn beurt gemakkelijker om te recyclen. De volgende stap in duurzaamheid is dan ook het 3D-printen met gerecyclede betongranulaten.

Paviljoen 3D betonprinter Huizenprinters Vertico HeilijgersSpin-off betonprinten
De projecten kregen financiële steun van de Provincie Utrecht. Hiermee kon de groep de initiële productiekosten dekken en aan hun ambitieuze project beginnen. Een van de onverwachte uitkomsten van het project is de spin-off Vertico. Sinds de oprichting in 2018 heeft het bedrijf een aanhoudende groei doorgemaakt en zal het dit jaar opnieuw in omvang verdubbelen. In deze korte periode is Vertico uitgegroeid tot een leider in de industrie, die zich niet richt op huizenprinten, maar op zeer  gedetailleerde architecturale prints en designobjecten.

Naast printen blijft Vertico complete installaties ontwikkelen en verkopen. Met machines die in de EU en in de VS zijn geïnstalleerd hoopt Vertico de grenzen van deze nieuwe esthetiek te blijven verleggen en anderen de middelen te bieden om dit ook te doen.

 

Geef een reactie

*