Het Product Development Lab bij de TU Delft wil een platform zijn voor de ontwikkeling van bouwproducten, waarbij het bijzondere gebouwtje zelf de eerste productontwikkeling is. Het gebouwtje is als lego in elkaar gezet met geprefabriceerde elementen.
Opvallen doet het Product Development Lab bij de faculteit Bouwkunde van TU Delft door zijn strakke witte beplating, steile dakhelling en vooral door de plaatsing op een steigerconstructie. “Maar dat komt omdat we stedenbouwkundig eigenlijk geen ruimte meer hadden voor een gebouw en we wel een overkapte fietsenstalling mochten maken”, verklaart onderzoeker Marcel Bilow van Building Technology deze verhoogde plaatsing. Het echt bijzondere van het gebouw is niet direct zichtbaar, want dat zit in de bouwwijze en de detailleringen. Het gebouwtje biedt niet alleen gelegenheid voor productinnovatie, maar is er zelf ook een.
Het toegepaste bouwsysteem is gebaseerd op droge cnc-gefreesde plaatverbindingen, die als mes en groef in elkaar vallen. Door de grote nauwkeurigheid van de cnc-frezing zijn de passingen zo strak dat er sprake is van ‘friction fit’, zodat in principe zonder schroeven en lijm gewerkt kan worden. Verbindingen worden als een 3D-puzzel in elkaar gezet en zijn dus ook weer demontabel. En door standaardisatie van de verbindingen zijn de elementen ook weer herbruikbaar en uitwisselbaar. De bouwmethode is daarmee, na doorontwikkeling, zeer geschikt voor bijvoorbeeld jaarlijks af te breken strandpaviljoens en mantelzorgunits.
Interieur en meubels
Deze verbindingstechniek is ontwikkeld door Pieter Stoutjesdijk, die hier vier jaar geleden op afstudeerde aan de TU Delft. Stoutjesdijk ontwierp destijds een schaalmodel voor een noodwoning voor Haïti en houdt zich nu vooral bezig met de ontwikkeling van het bouwsysteem voor interieur en exterieur. Het Product Development Lab is het meest recente proof-of-concept dat hij met zijn bedrijf TheNewMakers realiseerde. Afstudeerders van de TU Delft brachten het bouwsysteem een stap verder, terwijl ook de assemblage en montage door studenten is uitgevoerd. De bouw werd mede mogelijk gemaakt door een onderzoeksbudget van de 4TU Bouw en vele sponsoren die onderzoekers Marcel Bilow en Tilmann Klein en TheNewMakers twee jaar geleden wisten te werven middels een mock-up op de beurs Gevel.
Met deze productiemethode is bouwen eigenlijk alleen nog monteren. Alle onderdelen komen uit de machine, op een manier waarop er eigenlijk niets meer fout kan gaan in de montage. Dat geldt voor de bouwelementen, maar ook voor de onderdelen waarmee die bouwelementen worden samengesteld. Een extra voordeel is dat de kostprijs direct afleesbaar is uit het productiemodel, omdat materiaal en freestijd per element exact bekend zijn. Datzelfde geldt voor de carbon footprint.
Dampopen dooselementen
Met cnc-gefreesde platen worden dooselementen samengesteld voor wanden, vloeren, verdiepingsvloeren en dak. In de dooselementen zelf wordt overigens wel lijm toegepast, vooral vanwege de rekenmethodes van constructeurs. Voordeel is dat de dooselementen ook niet hoeven te worden gedemonteerd maar binnen het systeem in hun geheel herbruikbaar zijn.
De dooselementen worden gemaakt van OSB met aan de buitenzijde watervaste spaanplaat. De elementen zijn gevuld met vlas als dampopen thermische isolatie. De maatvoering van de elementen is een balans tussen overspanning, plaatmaat en het tilgewicht bij de montage door twee personen, vertelt Jeroen van Veen van TheNewMakers. Met de cnc-frees van TheNewMakers zijn platen te frezen tot een lengte van 5 meter. Op de bouwknopen van het gebouw wordt gebruikgemaakt van een cnc-gefreesde multiplex balk. De vloerelementen hangen hierin met een lipverbinding met een zwaluwstaartachtige vorm, waardoor de elementen strak tegen elkaar worden getrokken. De bovenplaat van de elementen maakt vervolgens een kleine overlap naar het naastliggende element als allerlaatste afdichting. Pur en tape en dergelijke zijn daarmee overbodig.
Twee nokken
De wandelementen staan op nokken aan de buitenzijde van de multiplex balk én op nokken in het vloerelement. De afstand tussen deze twee nokken is gelijk aan de dikte van het wandelement. Deze afstand is daarmee ook bepalend voor de momentvastheid van de verbinding. Hier is friction fit overigens niet voldoende. Vanaf zowel de binnenzijde als de buitenzijde zijn bouten in voorgeboorde gaten geplaatst, die in ingeklemde moeren worden gedraaid. Ook dit kon alleen door de exacte maatvoering. Eenzelfde soort randligger is toegepast in de aansluiting van wand op dak.
Voor de stabiliteit van het gebouw is in de spouw tussen hout en gevelbekleding een stalen windverband toegepast, dat op het hout is geschroefd. Dat is vooral een kwestie van regelgeving en normering. Aan een dergelijke schroefverbinding is veel gemakkelijker te rekenen dan aan de houtverbindingen. Niettemin doen de schroefgaten afbreuk aan de herbruikbaarheid van de elementen, geven onderzoekers Klein en Bilow aan.
Wandsparingen
De exacte maatvoering in het bouwsyteem maakte het ook mogelijk om standaard aluminium ramen in de wandsparingen te monteren, zonder tolerantie. Ook de dagkanten daarvan zijn uitsluitend volgens het 3D-model gemaatvoerd en konden vervolgens met een lichte hamerklop op hun plaats worden gezet.
Naast de vele voordelen bleek de exacte maatvoering in de praktijk ook een nadeel te hebben: de bouwelementen moeten absoluut droog worden gemonteerd. Onderdeel van het onderzoek is dan ook welke invloeden weercondities hebben op de assemblage en de maatvoering.
Inpassen installatie
Het Product Development Lab is een gebouwtje gerealiseerd met een bouwmethode waar nog veel onderzoekswerk in zit voor afstudeerders aan de TU Delft. Onder meer is het een uitdaging om installaties in te passen in een dergelijke prefab bouwmethode. De installaties zijn nu nog achteraf aangebracht en uitgevoerd als opbouw.
Daarnaast wil het Product Development Lab een platform bieden voor productontwikkeling. Tillmann Klein noemt onder andere innovatieve producten voor zonwering die hier kunnen worden getest, maar ook akoestische panelen. Er staat al een experiment gepland met zogenaamd dun glas. Dat is glas van 0,5 mm dik zoals dat voor smartphones wordt gebruikt. Een – semi-transparante – gelamineerde sandwich daarvan zou een enorme gewichtsbesparing op glas kunnen betekenen, bijvoorbeeld voor glazen daken. Een dergelijke ruit weegt slechts een twintigste van het gewicht van standaard glas.
Reflectieloos glas
In het gebouw zijn nu ook al dergelijke innovaties te zien. Zo wordt Bilow nog weleens gebeld over het feit dat het glas in de voorgevel zou ontbreken. “Als eerste in Europa is hier namelijk glas zonder reflectie toegepast van Guardion Glass.” Wat ook opvalt is de enorme glasgevulde taatsdeur van ODS in de voorgevel.
Een innovatie is ook de strakke doorlopende gevel- en dakbeplating van het gebouwtje. Jeroen van Veen, nu dus van TheNewMakers, heeft deze beplating ontworpen als afstudeerproject. Basis is een beplating van Reynobond. De platen zijn cnc-gefreesd en zijn gemonteerd volgens een innovatief systeem, waarbij ze als monnik en non dakpansgewijs in elkaar vallen, met een gootsysteem als waterafvoer. Dit gootsysteem is zo ontworpen dat de spouw van 50 mm licht geventileerd is, wat mede nodig is met het oog op het dampopen isolatiesysteem.
Bilow en Klein kunnen enthousiast vertellen over het Product Development Lab. Wel wordt hun enthousiasme getemperd door de opstelling van de TU Delft, die het gebouwtje maximaal een jaar op deze plek wil laten staan. “Maar zoiets hoort toch op het terrein van bouwkunde. Juist hier zou dat moeten kunnen.” De bouwvergunning is afgegeven voor drie jaar. Bilow en Klein hopen in ieder geval die tijd alsnog vol te mogen maken en te kunnen benutten voor vele productontwikkelingen.
Meer informatie: www.thenewmakers.com
Tekstproductie: Henk Wind
Fotografie: TheNewMakers
Tekenwerk: Henk Heusinkveld
