Eindhoven krijgt als eerste in Europa 3D-geprinte woning van beton

Het produceren van gebouwen van beton met een beton 3D-printer is een onderwerp waar op deze plek veel over geschreven is. Ook in Nederland worden er serieuze stappen op dit gebied gemaakt, met de TU Eindhoven (TU/e) als koploper. De stad Eindhoven krijgt nu ook als eerste gemeente in Europa een 3D-geprinte woning van beton.

De eerste beton 3D-geprinte woning van Europa komt in Eindhoven te staan. Die ambitie maakten wethouder Yasin Torunoglu en professor Theo Salet (TU/e) bekend bij de start van ‘The Making of our Future City’. Deze conferentie over innovatie in de bouw, geïnitieerd door de gemeente Eindhoven, vond plaats op maandag 24 oktober tijdens de Dutch Design Week (DDW) in Eindhoven. 3D-printen is een belangrijke vernieuwing die bouwprocessen en -producten de komende jaren zeker zal veranderen.

Dit is mooi voor Nederland, want we moeten niet te ver achter komen te lopen in de wereld. In bijvoorbeeld Dubai is men hier al veel serieuzer mee bezig. Technieken om uiterst complexe gebouwen digitaal te ontwerpen zijn al gemeengoed geworden, maar nu beginnen computergestuurde maaktechnieken ook de productie en uitvoering te veranderen. Uiteindelijk is vooral de eindgebruiker hiermee gediend. Het 3D-printen is de bekendste van deze zogenaamde ‘disruptive’ technologieën.

De voordelen van 3D-printen zijn een geoptimaliseerd materiaalgebruik (lagere CO2 uitstoot, lagere aanslag op grondstoffen), industrieel maatwerk voor de eindgebruiker en gerobotiseerde arbeid (minder belasting op mensen en continue en snelle productie). De afgelopen jaren zijn de mogelijkheden van 3D-printen in de bouw met allerlei materialen op kleine schaal verkend, waaronder (bio-)plastics staal, glas, hout, klei en beton.

Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld. Het is alom verkrijgbaar, relatief goedkoop en zeer duurzaam (lange levensduur). Bovendien is de bouw er mee bekend. De cementproductie (hoofdbestanddeel van beton) is echter ook verantwoordelijk voor 5-7% van de CO2 uitstoot wereldwijd geproduceerd door mensen. De toepassing van wapening en bekisting is bovendien kostbaar en materiaal- en arbeidsintensief. Onderzoek naar de mogelijkheden om het printen van beton op te schalen naar veilige gebouwen en kunstwerken ligt daarmee voor de hand en past binnen de ontwikkeling van een nieuwe en meer hoogwaardige maakindustrie met een focus op de wensen van de eindgebruiker.

TU/e onderzoeksprogramma (3DCP)
De TU/e beschikt sinds september 2015 over een van de grootste en meest geavanceerde betonprinter ter wereld. De print box beslaat 9 × 4,5 × 2,8 m3. Het onderzoek dat hiermee wordt uitgevoerd wordt gezamenlijk gefinancierd door de TU/e en een groep Nederlandse partnerbedrijven die te samen een doorsnede vertegenwoordigen uit de gehele keten in de bouw (alfabetisch) : Ballast Nedam, BAM Infraconsult bv, Bekaert, Concrete Valley, CRH, Cybe, Saint-Gobain Weber Beamix, SGS Intron, SKKG, Van Wijnen, Verhoeven Timmerfabriek en Witteveen+Bos.

Het onderzoek is gestart met als doel het printproces robuust (beheersbaar) en reproduceerbaar te maken. Hieronder valt zowel materiaal onderzoek, als de ontwikkeling van numerieke modellen die de vertaling maken van een willekeurig ontwerp naar een pad dat door de printer wordt afgelegd in de tijd en de daarbij behorende optimale betonkwaliteit.

De eerste resultaten zijn dermate hoopgevend dat recentelijk, in samenwerking met de industriële partners,  is gestart met een verkennend onderzoek naar (constructieve) toepassingen in de bouw. Hierbij kan worden gedacht aan het printen en assembleren van geprefabriceerde elementen, het wapenen van geprint beton en de doorontwikkeling van de huidige zwart-wit printer (één soort beton) naar een kleurenprinter. Hiermee kunnen meerdere betonsoorten gelijktijdig worden geprint. Dit biedt de unieke mogelijkheid om op een efficiënte wijze meerdere functies in een element te combineren en (al hoewel geen doel op zich binnen het lopende onderzoek) doelgericht sensors in het eindproduct op te nemen. Betonconstructies worden zo onderdeel van het Internet of Things (IoT). De eerste contacten met de faculteit industrieel ontwerpen hierover zijn al gelegd.

De TU Eindhoven (TU/e) is wereldwijd een van de koplopers op dit gebied. Dit blijkt onder meer uit de samenwerking met het 3D print programma aan de NTU in Singapore en de vele uitnodigingen die worden ontvangen, vanuit de gehele wereld, tot het geven van lezingen. In het bijzonder wordt ter afsluiting nog genoemd een op handen zijnde kennisinbreng in Dubai, waar vanuit de overheid taakstellend aan de bouw de opgave is gesteld om in 2030 een aandeel van 25% van de gebouwen te 3D-printen. De technologische kennisontwikkeling aan de TU/e stelt Nederland in staat onze kennis internationaal te vermarkten, ook in de bouw, met concrete ideeën over een nieuwe en hoogwaardige maakindustrie.

Bronnen: TU/e, Gemeente Eindhoven