3D printen wordt volwassen

Tekst: Frank de Groot
Beeld: Weber Beamix

Tegenwoordig is de productielocatie voor het 3D printen van betonnen elementen voor de bouw in Eindhoven in vol bedrijf. Er is zelfs een tweede vaste productiefaciliteit in Europa gerealiseerd en een mobiele fabriek beschikbaar voor de verhuur. Er wordt van alles geprint, zoals op maat gemaakte taludtrappen, bruggen, rioolputten en zelfs skate-objecten.

Een taludtrap aan de Oudekerkerlaan in Amstelveen.

Serie van 1

Door 3D printen van betonmortel wordt individuele seriematige productie mogelijk. Hierdoor ontstaat een enorme vergroting van de vrijheid in ontwerpen. Pieter Bakker, Projectleider 3D printen bij Weber Beamix: “Het toverwoord is slimmer bouwen, onder andere parametrisch ontwerpen. Dat is een proces waarbij modellen of ontwerpen automatisch worden gegenereerd op basis van parameters, zoals maten, materiaaldikte of geometrie. De printrobot kan eindeloos variëren op basis van verschillende parameters. Bovendien legt de printer alleen beton neer daar waar het nodig is voor de constructieve sterkte. We halen daardoor besparingen van 30 tot 40 procent. Ook is er geen bekisting meer nodig, dus is er ook geen afval meer.”

Verder verloopt volgens Pieter het gehele proces sneller en neemt de foutmarge af. Tijdens het ontwerpproces kijkt iedereen naar hetzelfde ontwerp. Wijzigingen worden direct digitaal doorgerekend en toegepast. “Je drukt aan het einde bij wijze van spreken op ‘Ctrl+P’ en de printer begint direct met de productie. Voor de bouwplaats is het belangrijkste dat er minder tijd op de bouwplaats nodig is, dus ook minder manuren. Dat betekent sneller, maar ook veiliger werken en de bouw wordt voor jongeren aantrekkelijker door automatisering en robotisering. Voordeel is verder dat je minder mensen op de bouwplaats nodig hebt, wat in deze tijd van schaarste aan vakmensen belangrijk is.”

Taludtrappen

Een voorbeeld van betonnen elementen die tegenwoordig worden geprint zijn taludtrappen. Zo zijn er in 2020 vier grote taludtrappen naar ontwerp van Witteveen+Bos geleverd voor de Oudekerkerlaan in Amstelveen. Hier kunnen reizigers vanuit de fietsstalling op de begane grond naar de bussen op het viaduct lopen. De vier trappen zijn 11 meter lang, 5,3 meter hoog en 2,5 meter breed. Ze bestaan ieder uit drie delen. “Dit soort taludtrappen hebben we ook als noodtrappen voor ProRail geplaatst, bijvoorbeeld aan het eind van perrons. Voor Waterschap Brabantse Delta hebben we een 6 meter lange en 80 centimeter brede dijktrap geprint. Die trap bestaat uit twee delen en overbrugt een hoogteverschil van 2,8 meter. Maar we hebben recentelijk ook taludtrappen gemaakt voor Hoogheemraadschap van Rijnlanden, Waterschap Hollandse Delta en Waterschap Brabantse Delta en in de UK door BAM Nuttall. Daarnaast zijn we bezig voor diverse aannemers.”

Hij vervolgt: “Feitelijk kunnen we met één druk op de knop iedere taludtrap maken die je wilt. Door de holle opbouw van het beton is de trap de helft lichter dan traditioneel beton en scoort deze ook twee keer beter op milieukosten (MKI). De trap is sneller te produceren en is ook nog eens goedkoper. Vanaf de offerteaanvraag kunnen we binnen drie weken leveren. En die trappen zijn ook snel te plaatsen, vaak in één dag”, zegt Pieter.

Geprinte rioolput.

Een bijzonder product is de rioolput. Samen met BAM is er een proef voor rioolputten uitgevoerd op het zogenoemde ‘Hitteplein’ in The Green Village in Delft. Dit is een regelluw ‘openlucht-laboratorium’ op TU Delft Campus waar onderzoek wordt gedaan naar duurzaam bouwen en renoveren, toekomstige energiesystemen en de klimaatadaptieve stad. Eind maart zijn drie rioolputten geplaatst. De printtijd per put bedraagt 50 minuten en ze wegen ongeveer 500 kg per stuk. Pieter over de voordelen: “Ze zijn snel leverbaar, hebben een flexibele maatvoering en er is minder beton nodig.”

Fietsbruggen

In 2017 werd de eerste geprinte brug in Gemert gerealiseerd. Daarop volgde een 29 meter lange brug in Nijmegen en een voetgangersbrug in Steenwijkerland. Verder staan er vier fietsbruggen in Noord-Holland op de planning. Die komen naast een provinciale weg te liggen. De bruggen hebben een overspanning van 12 meter en hebben allen een verschillende vormgeving. Technische Universiteit Eindhoven is kennispartner en Weber Beamix, BAM Infra en Witteveen+Bos zijn de marktpartners. Pieter: “In december 2022 is de eerste brug succesvol getest. Naar verwachting worden de bruggen deze zomer geplaatst. Hierna verwacht ik meer aanvragen. Dan heb je namelijk weer meer tastbare voorbeelden en hebben we grote stappen gemaakt en veel geleerd. Hetzelfde geldt voor de taludtrappen. Ik denk dat het de komende jaren ineens hard kan gaan met 3D geprinte bruggen, trappen en andere onderdelen van de openbare ruimte.”

Test van de eerste geprinte fietsbrug voor Noord-Holland.

Bijzondere projecten

Door de grote vormvrijheid met 3D betonprinten, passeren nog meer bijzondere projecten de revue. Pieter vertelt: “We maken ook urban furniture en zitelementen, waaronder standaard ontwerpen. Zo hebben we in opdracht van basisschool de Expeditie in Arnhem, samen met Donny Thieme van Bureau RIS, grote zitelementen ontworpen voor het buitenterrein. Deze zijn recent geprint en eind april 2023 door de aannemer geplaatst. Ook zijn we bezig met skate-objecten.”

Zitelementen voor basisschool de Expeditie in Arnhem.

Een spraakmakend project is tot slot ‘Project Milestone’. Het betreft hier complete 3D geprinte woningen in Eindhoven. De eerste huurder van de eerste Nederlandse woning van 3D-geprint beton kreeg 30 april 2021 de sleutel. Deze woning heeft een vorm van een zwerfkei, is vrijstaand en gelijkvloers en heeft 94 vierkante meter netto vloeroppervlak, een royale woonkamer en twee slaapkamers. Project Milestone is een gezamenlijk bouw- en innovatieproject van Eindhoven University of Technology, Van Wijnen, Saint-Gobain Weber Beamix, Vesteda, gemeente Eindhoven en Witteveen+Bos. Pieter: “Inmiddels zijn er gesprekken gaande over de volgende drie woningen in Milestone. Het grootschalig printen van woningen vraagt nu eenmaal veel onderzoek. De techniek staat niet meer in de kinderschoenen, maar we hebben ook echt nog wel voldoende uitdagingen voor ons.”