Betonprinten van innovatie naar mainstream

Artikel delen

3D betonprinten moet meer mainstream gaan worden, waar het nu nog een innovatief karakter heeft en elke brug een project op zich is. Weber Beamix ziet grote mogelijkheden voor 3D betonprinten en probeert de markt te overtuigen met onder andere parametrisch ontworpen producten. Een succesnummer daarin is de taludtrap.

Tekst: Henk Wind
Beeld: Weber Beamix

Een taludtrap aan de Oudekerkerlaan in Amstelveen.

Een taludtrap aan de Oudekerkerlaan in Amstelveen.

De geschiedenis van 3D betonprinten van onder meer bruggen is bekend. BAM en Weber Beamix printten in 2017 de eerste brug in Gemert en richtten er gezamenlijk een fabriek voor op. Daarop volgde een 29 meter lange brug in Nijmegen en een voetgangersbrug in Steenwijkerland. Nu werken de partijen aan vier fietsbruggen in Noord-Holland.

Inmiddels is BAM geen aandeelhouder meer in de 3D betonprintfabriek en is die volledig in handen van Weber Beamix. BAM zag voor zichzelf geen blijvende rol weggelegd, maar wilde in de opstartfase fungeren als vliegwiel. “Elders hebben we ook geen producerende rol. Zelfs asfalt hebben we ondergebracht in een samenwerkingsverband”, zegt woordvoerder Bert Ooms. Niettemin wil BAM 3D printen wel blijven promoten. “We hebben daar van meet af aan in geloofd. We hebben de historische kennis in huis en de lijnen richting de fabriek liggen er.”

Printmortel ontwikkelen

3D geprint landschap bij Driebergen.

3D geprint landschap bij Driebergen.

Weber Beamix ziet voor zichzelf wel een belangrijke rol in de wereld van 3D printen. Naast het printen zelf werkt het bedrijf specifiek aan de mortel voor het printen. Inmiddels is dat de derde generatie. Met zijn jarenlange kennis en ervaring binnen de ontwikkeling van mortels heeft Weber Beamix een platform ontwikkeld dat hen de controle geeft over het printproces en dus de eindkwaliteit van het geprinte object. Weber Beamix wil deze 3D beton printservice wereldwijd uitrollen, ook naar andere bedrijven die 3D beton printen willen (gaan) gebruiken binnen hun markt.

Weber Beamix gaat ondertussen door met de ontwikkeling. “Wat we willen is een mortel waarmee nog meer vormvrijheid kunnen bieden aan de ontwerpers en architecten en waarbij wij een nog grotere bijdragen kunnen leveren aan de oplossing voor het CO2-probleem”, zegt Pieter Bakker, projectleider 3D-printen bij Weber Beamix. “Ook kijken we naar de omstandigheden waaronder we kunnen printen. We printen nu in onze fabriek onder geconditioneerde omstandigheden waarin we de opstijving en verharding van de mortel precies kunnen controleren, maar denken ook buiten op locatie te gaan printen.”

Taludtrap

Ondertussen zet de printfabriek ook stappen in productontwikkeling. “Het innovatieve karakter moet er een beetje af. Niet elke opdrachtgever wil mee-ontwikkelen aan een product of techniek. We moeten nu laten zien wat we kunnen.” Dat leidt op dit moment bijvoorbeeld tot parametrische ontwerpen. Een taludtrap is daarvan een mooi voorbeeld. “Dat is geen innovatie meer maar een product. Daar hebben we een online tool voor gemaakt.”

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. “Doordat we werken met een parametrisch ontwerp kan een opdrachtgever zijn eigen maten invoeren, zoals breedte, schuinte, optrede, aantrede en eventuele bordessen. We hoeven geen bekisting te maken, maar de trap rolt zo in de gewenste maten uit de printer. Daar zit ook geen engineering meer tussen. Vanaf de offerteaanvraag kunnen we binnen drie weken leveren. En wijzigingen kunnen nog tot het moment van printen. Het printen zelf duurt maar twee uur. Soms blijkt in de uitvoering dat het talud waarin de trap moet komen toch net iets anders is geworden dan vooraf getekend. Dat is binnen ons proces dus geen probleem.”

Deze brug bij Nijmegen was de langste 3D geprinte betonbrug.

Deze brug bij Nijmegen was de langste 3D geprinte betonbrug.

Ongewapend

De breedte van de taludtrappen is vooralsnog beperkt tot 1,5 meter. “De trappen zijn ongewapend. Ze worden gedragen door het dijklichaam. Het geprinte beton heeft van zichzelf een behoorlijke treksterkte, maar als we breder gaan dan 1,5 meter hebben we extra hijsvoorzieningen nodig. Dat kan wel, maar daar moeten we dan afzonderlijk naar kijken.” De lengte van de trappen is geen probleem. Die kan zelfs 20 meter bedragen, zo is onder meer bewezen bij een project in Bedum.

De fabriek werkt nu samen met BAM aan een soortgelijke parametrische opzet van een rioolput. Ook daar spelen factoren een rol als duurzaamheid en gewicht, maar vooral ook de flexibiliteit tot het laatste moment. Daarnaast produceert de fabriek diverse organische landschapsobjecten, waar vormvrijheid een belangrijke rol speelt. Maar ook urban furniture en zitelementen, waaronder standaard ontwerpen. Waar de fabriek veel publiciteit mee scoorde was recent een 12,1 meter hoge 3D geprinte moderne versie van de Burj al-Hamam op de Floriade en eerder al het woningbouwproject Milestone in Eindhoven met zijn vrije organische vormen. Inmiddels wordt gewerkt aan Milestone 2 en 3.

Vier innovatie bruggen

De bruggen in Noord-Holland zijn eigenlijk ook een voorbeeld van parametrisch ontwerpen. “Ze zijn wel verschillend, maar de basis is wel gelijk. We hadden de bruggen net zo kunnen maken als de vorige bruggen, maar we wilden weer een stapje verder, met meer vormvrijheid en minder materiaal. We hebben de grenzen opgezocht, samen met ontwerper Witteveen + Bos. Dat innovatieve traject zijn we aangegaan samen met de provincie Noord-Holland. Inmiddels hebben we de bruggen geprint en zijn we aan het assembleren. Maar doordat we de grenzen opgezocht hebben, lopen we ook tegen probleempjes aan die we moeten oplossen.”

Nieuw is onder meer dat de langste brug een overspanning heeft van 13,5 meter, waar vorige bruggen uit korte delen werden opgebouwd met tussensteunpunten. De delen werden met voorspankabels aan elkaar werden gekoppeld. Daarbij is de brug bestemd voor fietsers en voetgangers, maar moet er incidenteel wel een noodvoertuig overheen kunnen. “Dat is erg bepalend voor de belasting die de brug – incidenteel – aan moet kunnen.”

Waar de fabriek veel publiciteit mee scoorde was recent de 12,1 meter hoge 3D geprinte moderne versie van de Burj al-Hamam op de Floriade.

Waar de fabriek veel publiciteit mee scoorde was recent de 12,1 meter hoge 3D geprinte moderne versie van de Burj al-Hamam op de Floriade.

Parametrisch brugontwerp

Wat deze oefening oplevert is een parametrisch ontwerp dat als basis zal dienen voor toekomstige bruggen. Zo’n brug zal hiermee nog sneller ontwikkeld en geproduceerd worden, met minder materiaalgebruik en dus lagere milieukosten. “Printen ligt op zichzelf al op het zelfde kostenniveau als traditioneel ontwikkelde bruggen. Vooral de engineering van elk project op zich is nu nog de grootste kostencomponent.” Daarbij kan de opdrachtgever ook fors besparen op zijn engineeringskosten. “Kijk naar bijvoorbeeld de taludtrappen hoeveel tekeningen er dan heen en weer gaan voor onder meer ontwerp en wapening. Nu ben je in 10 minuten klaar door de benodigde afmetingen in te voeren.”

“Ik ben er van overtuigd dat 3D betonprinten zijn plek in de markt aan het opeisen is. De techniek staat niet meer in de kinderschoenen, maar we hebben ook echt nog wel voldoende uitdagingen voor ons”, besluit Bakker.