Betonbouw komt uit de kist

28 maart 2019 00:00

Een artikel van FD - Waar beton traditioneel in een bekisting wordt gestort, heeft betonprinten zich de afgelopen jaren razendsnel ontwikkeld. Afgelopen januari heeft BAM, samen met WeberBeamix, de eerste industriële, commerciële 3D-betonprintfaciliteit in Eindhoven geopend.

Wat goed is, komt snel. Vijf jaar geleden was het driedimensionaal printen van beton nog een laboratoriumspeeltje: een robot die met een spuitmond zwierige – soms nog niet helemaal vormvaste – objecten maakte. Maar intussen is het speelkwartier voorbij en dienen zich allerlei functionele toepassingen aan. En de Nederlandse bouwsector - vaak verguisd vanwege een vermeend gebrek aan innovatief vermogen - heeft een voortrekkersrol.

Anderhalf jaar geleden is in Gemert de eerste 3D-geprinte fietsbrug geopend en bij ingenieursbureau Witteveen+Bos in Deventer staan geprinte betonnen picknicktafels voor het recent gerenoveerde hoofdkantoor.

Dit jaar gaat het een stap verder. In Eindhoven wordt stapsgewijs gestart met de bouw van vijf woningen van geprint beton. Het is meer dan een pilot. De huizen krijgen bewoners en zullen aan de wet- en regelgeving voldoen. Bouwconcern BAM en toeleverancier Weber Beamix hebben in januari een nieuwe printfabriek geopend. Die gaat voor commercieel gebruik beton printen voor BAM zelf en andere partijen. De plantenbakken die straks voor het nieuwe stationsgebouw van Driebergen-Zeist staan? Die zijn mede te danken aan de nieuwe printrobot van BAM en Weber Beamix.

Eerste geprinte gebouw van Europa
Binnenkort volgt in het Gelderse Teuge - vooral bekend van het lokale vliegveld met paracentrum - alweer een volgende mijlpaal. In mei gaat hier de Vergaderfabriek open, het eerste 3D-geprinte commerciële gebouw van Europa. Het gebouw - honderd vierkante meter groot - is gebouwd binnen de kaders die de gemeente stelde en heeft een commerciële opdrachtgever. Het is bovendien zo duurzaam mogelijk gebouwd. De isolatiekorrels in de wanden zijn van melkzuur en biologisch afbreekbaar.

Met het pand is volgens de initiatiefnemers aangetoond dat er geen belemmeringen zijn om de nieuwe techniek vaker toe te passen. 'We staan op een kantelpunt', is de stellige overtuiging van projectleider Hugo Jager van de Vergaderfabriek. 'De eerste filmpjes over betonprinten stammen al uit de jaren veertig en vijftig. Dus nieuw is de techniek niet. Maar de volle potentie kon al die jaren niet worden benut. Pas met de komst van digitaal ontwerpen is de informatie beschikbaar die nodig is om printrobots aan te sturen. Nu gaat het heel snel. We gaan in vijf jaar van lab naar praktijk.'

De eerste ge-3D-printe brug ter wereld, in Gemert (2017). Foto: Kuppens.

Commercieel gebruik
Woordvoerder Bert Ooms van BAM Infra - het bedrijfsonderdeel waaronder de printfabriek valt - bevestigt dat beeld. De nieuwe printfabriek die de bouwer in Eindhoven heeft geopend, is opgezet met één doel en dat is uitbreiden. Er moet meer, sneller, efficiënter en groter gebouwd kunnen worden met de nieuwe printrobot. Voor de fietsbrug in Gemert maakte BAM nog gebruik van de betonprinter van de Technische Universiteit Eindhoven, die is bedoeld voor wetenschappelijk onderzoek. Die fase is nu voorbij voor Nederlands grootste bouwconcern.

Met de nieuwe printer zetten we in op commercieel gebruik. We zijn al met de eerste opdracht begonnen en printen vier fietsbruggen voor de provincie Noord-Holland', aldus Ooms. Vanuit het bedrijf komen al aanvragen binnen of de techniek bij lopende projecten ingezet kan worden. Soms kan dat goedkoper uitpakken of een betere vorm opleveren dan het oorspronkelijke ontwerp.

Waarom geprint beton?
Beton is nu al verreweg het belangrijkste bouwmateriaal voor huizen en andere gebouwen. Het wordt op de bouwplaats gestort of aangeleverd in de vorm van geprefabriceerde onderdelen zoals heipalen, muren, vloerplaten en gevels. In dat geval zijn ze elders in een mal gestort. De vorm? Meestal vierkant en rechthoekig. Uitstekend geschikt voor gestandaardiseerde bouw, maar minder voor de unieke vormgeving die Marjo en Arvid Prigge voor de Vergaderfabriek wensten. Bij driedimensionaal printen van beton gaat het wezenlijk anders. Een robotarm maakt met een spuitmond in één doorgaande beweging een geprogrammeerde vorm. In het ontwerp is er dus al rekening mee gehouden dat de spuitmond aan het eind weer helemaal terugkomt bij het begin. Zo kan meteen de volgende laag geprint worden en gaat het betonnen element verder de hoogte in. De vorm hier? Geen vierkante of hoekige plaat beton, maar gebogen patronen met open holle ruimtes en met soms zelfs ronduit zwierige of organische vormen, mits de constructieve draagkracht het toelaat. Dat is een ander voordeel van het driedimensionaal printen van beton. In principe hoeven alleen de delen van een gebouw geprint te worden die nodig zijn voor de constructieve draagkracht. De rest van het beton kan open worden gelaten. Dit in tegenstelling tot de reguliere werkwijze, waarbij massieve onderdelen worden geproduceerd.Een belangrijk deel van de innovatie zit ook in het materiaal dat partijen als Weber Beamix ontwikkelen. Het luistert nauw om de perfecte mix te krijgen. Het materiaal moet vloeibaar genoeg zijn om te kunnen printen en ervoor te zorgen dat de op elkaar geprinte lagen hechten. Tegelijk moet het voldoende stevig zijn opdat de onderste lagen niet uitzakken door het gewicht van de lagen die erbovenop komen. Dat proces gaat snel. Enkele jaren geleden lagen lang niet alle lagen aan de buitenkant even mooi op elkaar. Tegenwoordig zie je amper nog van dat soort schoonheidsfoutjes.

Steile leercurve
In Teuge is de steile leercurve van de afgelopen jaren bijna van begin tot eind doorlopen. Het initiatief begon toen opdrachtgevers Marjo en Arvid Prigge hun hotel in het plaatsje tussen Apeldoorn en Deventer wilden uitbreiden. Zij geven op die locatie ook trainingen voor het bedrijfsleven en wilden daar een aparte ruimte voor. Begin 2015 benaderden zij Jager, die zich met zijn consultancybedrijf Revelating richt op het aanjagen van betonprinten.

'Hun verhaal greep mij direct', zegt Jager. 'Ze willen een concept neerzetten waarbij de zintuiglijke beleving tijdens de training centraal moest staan. Er worden straks geuren en geluiden gebruikt, terwijl je rondom op de wanden in 360 graden beelden ziet van woestijnlandschappen in de Andes, ijsvlaktes op de Noordpool of andere visualisaties die de training ondersteunen. Er was dus geen plek voor een standaard rechthoekige ruimte.' Al snel groeide het idee om van de Vergaderfabriek het eerste 3D-geprinte commerciële gebouw van Europa te maken.

Om dat idee werkelijkheid te laten worden, waren partners nodig. Dat zijn Witteveen + Bos, betonprinter CyBe uit Oss - dat in Nederland een tijdlang over de enige mobiele printinstallatie beschikt - en architect Pim van Wylick van The Form Foundation geworden. Witteveen + Bos is een koploper in de branche. Het ingenieursbureau is betrokken bij vrijwel elk project in Nederland waarbij driedimensionaal beton wordt geprint, en treedt in Teuge op als constructeur.

We staan op de rand van een nieuw tijdperk, denkt Marijn Bruurs die het project vanuit Witteveen+Bos begeleidt. 'En wij staan hier in de frontlinie.' Van Wylick is dezelfde mening toegedaan. Vanaf het begin van zijn carrière is hij al overtuigd van het belang van digitalisering en nieuwe bouwtechnieken, zoals het gebruiken van algoritmes in de ontwerpfase. Als eind-twintiger was Van Wylick verantwoordelijk voor het ontwerp van de buitenzijde van het Vogelnest, het olympisch stadion in Peking. Zonder digitaal ontwerp was het unieke uiterlijk niet mogelijk geweest.

Goot? Er is geen goot
Voor met de bouw van de Vergaderfabriek werd begonnen, moest met een team ambtenaren van de gemeente Voorst worden overlegd hoe het pand het beste in het landschap en de historie van de omgeving ingepast kon worden. Dankzij het 'iconische karakter' van het project kwam er toestemming om in landelijk gebied te bouwen. Het ruwe beton aan de buitenzijde verwijst naar de betonnen bunkerboerderijen die de Duitsers in de Tweede Wereldoorlog bij het vliegveld aanlegden. Het uiteindelijke ontwerp is geïnspireerd op de vorm van de turbinebladen die elkaar overlappen in een straalmotor. Zo valt bij de Vergaderfabriek het ene wanddeel ook over het andere om in de vergaderruimte de gewenste ronde vorm te creëren. Ook ontdekte men dat bepaalde voorschriften in de wet- en regelgeving onvoldoende rekening houden met de nieuwe technische mogelijkheden die beton printen biedt. Zo moet er volgens het bouwbesluit een goothoogte worden opgegeven. Het pand in Teuge heeft echter geen goot doordat de wand met een kromming direct overgaat in het dak. Van Wylick: 'We hebben toen in overleg met de gemeente de goothoogte vastgelegd als zijnde het punt waar het geprinte wanddeel in de dakconstructie krult. Dat was de meest logische knip.'

Aanpassingen
Iets nieuws doen, betekent echter ook tegen nieuwe problemen aanlopen. Zo is er nauw met de gemeente Voorst overlegd over hoe het pand kon worden ingepast in de omgeving en in de voorschriften van het bouwbesluit.

Ook zien de allereerste tekeningen die Van Wylick maakte voor de Vergaderfabriek - met glooiende vormen die doen denken aan het Guggenheim-museum in Bilbao - er nog anders uit dan wat er nu in Teuge is gebouwd. Deels komt dat omdat het oorspronkelijke ontwerp nog te gecompliceerd was om met de printer te maken. Er is nauwelijks wapening aanwezig dus de gebogen wanden - die naar binnen overhellen - moeten zichzelf tijdens het uitharden blijven dragen zonder te vervormen. Het dak is niet geprint, maar bestaat uit een houten dakconstructie met een dakbedekking van zink.

'Het pand is niet bedoeld om tot in het extreme te tonen wat technisch mogelijk is', zegt Jager daarover, 'maar om te laten zien dat het driedimensionaal printen van beton toepasbaar en betaalbaar is en extra mogelijkheden biedt voor de sector. Het maakt duidelijk dat er een businesscase is.' In Teuge is het project financieel haalbaar geworden dankzij de investering van de opdrachtgevers, de opbrengst van een crowdfundingsactie en de bijdrage van de partners in het consortium dat het pand dit keer zonder aannemer heeft weten te bouwen.

Een volgende keer kan het weer goedkoper. Jager en Van Wylick hebben alweer een commerciële opdracht binnen. Voor een ondernemer in Noord-Holland ontwerpt Van Wylick een ruimte die negen keer groter is dan Teuge. Ook hier zal gebruik worden gemaakt van geprint beton. 'Het is serieus groot, van een ondernemer die het pand wil gebruiken als uithangbord voor zijn bedrijf.'

De Vergaderfabriek heeft een commerciële opdrachtgever en zal gebruikt gaan worden. Het is geen voorbeeldproject

Bijdragen aan de winst
Ook bij BAM is er eerst sprake van aanloopkosten, maar de printinstallatie in Eindhoven moet straks gewoon bijdragen aan de winst. 'Dit jaar doen we het goed als we met deze activiteit “break even” draaien', zegt woordvoerder Ooms. Maar de verwachtingen voor daarna zijn hooggespannen. 'Dit wordt een nieuwe productiemethode naast prefab of het op de bouwplaats storten van beton. We kunnen hiermee veel vrijer vormgeven en mankracht, materiaal en tijd efficiënter gebruiken.'

Zo was bij de plantenbakken in Driebergen-Zeist eerst een bekisting voorzien voor het storten van het beton. Een bewerkelijk en tijdrovend proces bij de ongebruikelijke vormgeving waarvoor was gekozen. Nu wordt in Eindhoven de buitenzijde geprint, precies volgens de vorminstructies van de computer, waarna de mallen bij het station worden volgestort. En de betontimmerman? Die vindt in de huidige markt vast snel een andere klus.