Mischa Brendel
Het 3D-betonprinten vindt langzaamaan zijn doorgang in de civiele techniek. BAM Infra en Weber Beamix zijn op dat gebied koploper: het bouwbedrijf en de mortelleverancier waren betrokken bij de aanleg van de eerste 3D-betongeprinte brug ter wereld. Maar levert 3D-betonprinten vooral een mooie show op, of is de techniek ook werkelijk rendabel?
‘2,5 jaar geleden waren we betrokken bij enkele projecten met een innovatief karakter. Een daarvan was een 3D-geprinte fietsers- en voetgangersbrug. Dat project hebben we samen met de Technische Universiteit Eindhoven, Witteveen+Bos en Weber Beamix opgepakt’, vertelt Pieter Bakker, projectleider 3D-betonprinten bij BAM Infra. ‘Die brug in Gemert was de eerste volledig beton geprinte constructie ter wereld. De brug zelf was uiterlijk niet heel indrukwekkend, maar hij haalde het wereldnieuws vanwege de unieke constructie.’
De interesse van BAM Infra in 3D-betonprinten was gewekt en het bouwbedrijf verdiepte zich hier verder in. Eerst ging dat in samenwerking met de TU/e, die een 3D-betonprinter had, maar op een gegeven moment schafte BAM Infra zijn eigen printer aan. BAM Infra vond daarin een partner in Weber Beamix en samen zetten ze in Eindhoven een 3D-betonprint-productielocatie neer.
Bakker: ‘Het is een grote hal met een klein kantoortje. Het voornaamste dat in de hal staat, zijn een robotarm van ABB op een track van 10 m lang en een grote silo voor de droge mortel. Met deze installatie kunnen we elementen printen tot 11 m lang, 3,5 m breed en 3,5 m hoog. Objecten worden in laagjes van 1 cm hoog en 5 tot 8 cm breed geprint. Op dit moment printen we bruggen en brugelementen voor projecten van BAM en lossen elementen zoals straatmeubilair, picknicktafels en -stoelen en hebben we zelfs vorige week een skatevoorziening geprint. Een taludtrap kunnen we in ongeveer anderhalf uur tijd printen.’
Lees verder onder de foto
De 3D-betonprinter print laagje voor laagje
Dat printen gebeurt met speciale mortel, die zich in een grote silo bevindt. De droge mortel wordt met water vermengd en door een slang verpompt. Vervolgens print de robotarm het gewenste betonnen object laagje voor laagje. Bakker: ‘De mortel heeft thixotropische eigenschappen: Als de mortel in beweging is, is deze vloeibaar. Zodra de mortel uit de slang komt, stijft hij meteen op en is hij stevig genoeg om de volgende lagen te dragen. Met die eigenschap spelen we ook.’ Die eigenschap zorgt er ook voor dat er geen zwakke punten of breuklijntjes ontstaan, ondanks dat er laag voor laag wordt geprint. Bakker: ‘Het wordt één monolitisch beton.’
Bang dat er mortel in de slang blijft zitten, is Bakker niet: ‘Na het printen spoelen we de slang door met water en persen er vervolgens sponsballetjes doorheen, dus die blijft mooi schoon.’ Dat BAM en Weber Beamix een installatie hebben met een silo met droge mortel, onderscheidt hen ook van de meeste andere bedrijven die werken met 3D-betonprinters. ‘Niets ten nadele van hun, want iedereen die met deze geavanceerde constructietechniek werkt heeft mijn bewondering, maar andere partijen werken over het algemeen met een pomp met zakken mortel erin. Voor ons is dat gezien de productie die wij willen draaien simpelweg niet meer te doen.’
Toch gaat het niet alleen maar om productie draaien, ondanks dat BAM Infra de faciliteit een printfabriek noemt, legt Bakker uit. ‘We willen vooral sneller en slimmer werken op onze bouwplaatsen. Door elementen in de fabriek te printen is daar minder arbeid nodig en besparen we op tijd. Ook verbruiken we minder materiaal, want je kunt met een 3D-printer beton weglaten op de plaatsen waar je het niet nodig hebt en dat is met beton storten geen optie.’
Uiteraard kleven er ook wel nadelen aan het 3D-betonprinten. ‘Je hebt te maken met de zwaartekracht en je kunt geen lagen printen in het luchtledige, waardoor je geen ‘zwevende’ delen kunt printen. Daarnaast is de techniek voor grote, lange rechttoe rechtaan stukken voorlopig simpelweg niet rendabel.
Dat geldt niet voor andere toepassingen. Met name op het gebied van unieke ontwerpen is de 3D-betonprinter een uitkomst, vertelt Bakker. ‘Je hebt betaalbare vormvrijheid. Normaal is het arbeidsintensief en duur om moeilijke vormen te maken, maar onze robotarm wordt gestuurd vanuit een computerprogramma, een model van een brug, bekisting of straatmeubilair in plakjes snijdt en deze plakjes naar de robot stuurt, die ze vervolgens laag voor laag uitprint.’
Ook is er op bouwplaatsen geen materiaal meer nodig voor bekistingen, aldus Bakker. ‘We kunnen nu een ‘schil’ uit beton printen en die als bekisting gebruiken. Die betonnen bekisting wordt dan in de constructie opgenomen.’ Ook deze toepassing is momenteel al rendabel.
Gewapend beton printen is (nog) niet mogelijk. Wel wordt er een stalen draad mee gelegd in het beton. Bakker: ‘Aan dat draadje hechten we geen constructieve waarde, maar het is voor ons wel belangrijk voor de constructieve veiligheid, zodat het materiaal niet breekt. We passen het daarom ook alleen toe in constructieve elementen.’
Volgens Bakker moet 3D-betonprinten niet zozeer gezien worden als een nieuwe methode om bestaande betonnen constructies te bouwen, maar als een techniek om nieuwe betonnen constructies te vervaardigen. ‘Je moet echt opnieuw gaan kijken. Het heeft totaal geen nut om bestaande constructies opeens geprint uit te gaan voeren. We moeten vanaf het begin denken hoe te printen en hoe er maximaal nut uit te halen.’
In de printfabriek van BAM Infra werken momenteel vier mensen: twee print operators en twee printspecialisten. Die programmeren de modellen en sturen daarmee de printer aan. Daarnaast zijn enkelen, waaronder Bakker, deels bij het project betrokken. Bakker: ‘Onze print operators zijn allebei afgestudeerd aan de TU/e en hebben daar al met die printer kennisgemaakt en hebben er ervaring mee opgedaan.’
Momenteel is dat natuurlijk nog een hekel punt: er zijn maar weinigen die vanuit hun opleiding ervaring hebben met 3D-betonprinters. Bakker denkt echter dat dit snel zal veranderen. Deze techniek zal meer en meer gebruikt worden en steeds meer toepassingen vinden. Dat zal ook gevolgen voor BAM Infra hebben. ‘Ik denk dat als we gewend raken aan deze techniek, we meerdere printers zullen moeten hebben. Of wij die nu zelf aanschaffen, of een derde partij, dat weet ik niet. Naast een productielocatie is onze fabriek ook echt een leerlocatie om met de techniek te leren omgaan en zo in te zien waar het echt nuttig voor is. Het is nu al op een aantal vlakken een concurrerende productiemethode en in de toekomst zal dat op alleen maar meer vlakken het geval zijn.’
Ook werken bij BAM Infra? Kijk op de website voor meer informatie.
