3D-betonprinten in de praktijk

3D-printen in beton is een nieuwe ontwikkeling in de bouw die nog maar weinig praktijkvoorbeelden in de wereld kent. Het project De Vergaderfabriek in Teuge (G), zal dan ook een van de eerste 3D-geprinte gebouwen in Europa worden. De bouwvorm die in Teuge het levenslicht gaat zien, is bijzonder: nog niet eerder zijn dergelijke ronde vormen in beton geprint. Hugo Jager, projectleider van Revelating, legt uit hoe het printproces werkt.

Laag op laag

“Bij 3D-printen van beton wordt de betonmortel laag op laag door een printer aangebracht,” legt Jager uit. “Hierbij is het essentieel dat de mortel direct uithardt. Eén uur nadat de mortel geprint is, moet het zijn sterkte halen. Dit betekent dat er geen traditionele natte mortel gebruikt wordt, maar een speciale betonmix.” Deze mix is specifiek voor het 3D-printen ontwikkeld voor CyBe Construction, zij printen De Vergaderfabriek.

Wel of geen wapening

Een groot voordeel van het printen is dat er geen bekisting meer nodig is. Hierdoor kunnen vormen gemaakt worden, die niet mogelijk zijn met traditionele methoden. De wapening, die normaal gesproken altijd aan constructief beton wordt toegevoegd, vormt echter een beperking op de vormvrijheid. “Het weglaten van de bekisting is met de komst van 3D-printen heel makkelijk, maar de oplossing voor de wapening is minder eenvoudig. Er zijn verschillende ontwikkelingen op dit moment, bijvoorbeeld het staal mee laten printen, of beton versterken met vezels,” aldus Jager. Zo heeft de TU Eindhoven al geëxperimenteerd met het plaatsen van horizontale wapening tijdens het printen. Een eenvoudige standaardoplossing is alleen nog niet voor handen en de juiste oplossing zal per project moeten worden bepaald.

Enkele ankers

Bij De Vergaderfabriek is ervoor gekozen om beperkt van wapening gebruik te maken. “Wij hebben nagedacht over hoe wij een constructie kunnen printen die op zich zelf sterk genoeg is.” De oplossing lag in het afstemmen van het ontwerp op de constructie. Maar dit was niet de enige optie. “Het was zeker niet onze intentie om dit gebouw zonder wapening toe te passen, maar we hebben verschillende scenario’s bekeken en uiteindelijk bleek dit mogelijk.”

De betonconstructie zal bestaan uit twee massieve wanden van 4 centimeter breed met daartussen een soort van honingraatstructuur dat het geheel zijn constructieve sterkte geeft. Dit geeft een materiaalbesparing omdat alleen het beton geprint wordt dat constructief noodzakelijk is. De wandopbouw wordt in één keer geprint. In de wand worden handmatig ankers gelegd om de binnen- en buitenwand met elkaar te verbinden, een proces dat in de toekomst wellicht robotgestuurd uitgevoerd kan worden.

Afwerking

Doordat het beton laag voor laag wordt aangebracht, is die gelaagdheid ook zichtbaar in het eindresultaat. Om toch een gladde afwerking te realiseren wordt de binnenkant van het bouwwerk handmatig gladgestreken. Hier kan alleen niet te lang mee gewacht worden. “Nabewerking van het beton is heel begrenst omdat het binnen een uur uithardt. Je moet dus direct handelen,” zegt Jager. In tegenstelling tot de binnenkant, wordt de buitenkant van de constructie niet nabewerkt. “We willen graag laten zien dat het een geprint gebouw is, dus vandaar dat we de buitenkant zo laten.”

Weersomstandigheden

De constructie zal op locatie geprint gaan worden, en omdat het printproces zeer snel gaat – zo´n 20 centimeter per seconde – kan de betonconstructie binnen korte tijd staan. Het is alleen wel van belang dat de klimatologische omstandigheden goed zijn. Met andere woorden, het moet niet te warm, koud of te nat zijn. Met name het laatste is in Nederland wel eens een probleem. Vandaar dat de constructie tijdens het printen volledig overkoepeld zal worden door een tent. “Een beetje regen zou wel kunnen, omdat het beton snel uithardt, maar het moet niet zo zijn dat de betonmortel wegspoelt,” zegt Jager.

Koudebruggen

Met alle ronde vormen lijkt het lastig de constructie te isoleren, maar het tegenovergestelde blijkt waar te zijn. Jager: “De geprinte constructie is relatief eenvoudig te isoleren. Omdat je bij het printen alleen de mortel die nodig is voor de constructie gebruikt, ontstaan er grote holtes die weer opgevuld kunnen worden met isolatie. Wel is het van belang dat er geen koudebruggen ontstaan. Waar deze kunnen ontstaan is afhankelijk van het specifieke printplan. In de praktijk betekent dit dat een specialist hier naar kijkt en hierover adviseert. Het gevolg hiervan kan zijn dat we het printplan aanpassen of dat er in de praktijk direct na het printen een bepaalde verbinding wordt losgeslepen.”

Zero footprint

Door de Vergaderzaal in 3D te printen is er sprake van 40 % minder CO2 en 75 % minder afval. Mede daardoor heeft het gebouw straks een zero footprint. De Vergaderfabriek is een initiatief van De Slaapfabriek uit Teuge (mkb) en Centre4moods (startup).

Foto’s: CyBe Construction