Toegepast 3D-Betonprinten
Het is één van de spannendste innovaties van dit moment: 3D-betonprinten. Met de opening van de eerste industriële en commerciële productielocatie in Europa voor het 3D printen van betonnen elementen voor de bouw hebben Saint-Gobain Weber Beamix en BAM Infra het voortouw genomen en de technologie in een stroomversnelling gebracht. Na de eerste 3D geprinte brug in Gemert lopen er inmiddels verschillende projecten. Zo wordt de langste 3D geprinte brug ter wereld binnenkort in Nijmegen geplaats, is het huizenproject Milestone in volle gang en staan er een viertal bruggen voor Noord-Holland op stapel. Soms lijkt het erop dat er vooral esthetische showprojecten worden gerealiseerd. Maar de schijn bedriegt! Geprinte objecten vinden inmiddels ook zijn weg naar meer praktische toepassingen. Een belangrijke rol is hier weggelegd voor de mortel.
Fundamentele keuze
Volgens Jan Blaakmeer, manager R&D binnen Weber Beamix, kan het 3D printen van betonnen objecten op twee fundamenteel verschillende manieren worden benaderd. “Je kunt kiezen voor een mortel die chemisch snel met water reageert en direct een hard, stijf resultaat oplevert. Maar wanneer dan tijdens de verwerking stagnaties of storingen optreden, heb je een probleem.
Bovendien is het niet eenvoudig om de geprinte laagjes met elkaar te laten versmelten tot een homogene monolithische massa. Het gevaar van haarscheuren en daarmee verzwakkingen liggen hiermee altijd op de loer en het wordt voor de constructeur dan bijna onmogelijk om zijn berekeningen uit te voeren. De mortel die Weber Beamix heeft ontwikkeld, ontleent zijn printbaarheid aan zijn specifieke thixotropische eigenschappen. Wanneer je energie aan de mortel toevoegt door mengen of pompen ontstaat er een vloeibare massa. Zodra je daar echter mee stopt, wordt de mortel stijf en kan hij een bepaalde belasting dragen.
Inmiddels gebruiken we onze 3e generatie 3D mortel die valt in de sterkteklasse C55-67. En door in het proces de laag die wordt geprint een beetje in de voorgaande laag te drukken, vloeien beide lagen samen tot een monolithisch geheel.” Zo ziet het er in ieder geval uit, maar is het geprinte object daadwerkelijk wel sterk en veilig genoeg?
Meten is weten
Van de 3e generatie mortel hebben we zelf bijna 2000 balkjes op alle mogelijke manieren getest op druk- en buigsterkte. Daarnaast hebben we fluorescentie onderzoek laten uitvoeren door SGS Intron. De conclusie is eenduidig: de laagjes geprint beton vormen een monolithisch geheel waarbij na 28 dagen een maximale druksterkte wordt bereikt van 60MPa en maximale buigsterkte van 10MPa. Een bijzonder hoge buigsterkte in relatie tot de gerealiseerde druksterkte. De uitdaging is nu voor de constructeur om voor een ongewapende constructie toch een deel van deze buigtreksterkte in de berekeningen te verdisconteren.
Praktische toepassing
Iedere dag hoor en lees je in het nieuws over het gebrek aan tijd, bouwmaterialen en personeel. We lopen langzamerhand tegen de grenzen aan van wat fysiek mogelijk is. We zullen met z’n allen op een andere manier moeten gaan bouwen. Eén van de oplossingen is automatisering en robotisering. Een prachtig voorbeeld van de praktische toepasbaarheid van deze nieuwe technologie is het project Station Driebergen Zeist dat wordt uitgevoerd door BAM Infra. Voor de groenvoorziening rondom het station ontwierp de architect een tweetal niervormige bomenbakken van 15 en 45 meter lang. Een mooi ontwerp, echter niet eenvoudig te realiseren door de organische vorm en het verloop in de hoogte. Een uitdaging voor de traditionele bekisting. De niervormige bakken werden uiteindelijk gemaakt door middel van 3D geprinte bekistingselementen die op de bouwplaats aan elkaar verbonden werden.
Terugkijkend had dit een aantal voordelen. Zo werd er een complex vormvast object gemaakt en geplaatst, geheel conform de tekening, waarbij de kosten van de geprinte verloren bekisting gelijk waren aan die van het begrote traditioneel bekisten. Het grote voordeel zat hem echter in de enorme besparing op arbeid (80%!) en doorlooptijd (60%!). De keuze voor een geprinte verloren bekisting werd daarmee een praktische maatvaste, snelle, goedkope en milieuvriendelijke oplossing voor een complexe uitdaging.
Ben jij geïnteresseerd?
Schrijf je in voor een bezoek aan onze 3D betonprintfabriek óf bezoek ons op de Betondag!
