Kun je een tunnel printen?

Kun je een tunnel printen?

[Publicatie uit de Verdieping, in opdracht van Centrum Ondergronds Bouwen, september 2015]

“Wellicht kunnen we straks heipalen of diepwanden printen. Ik weet niet wat daar voor nodig is. De COB-wereld weet daar veel meer van. Mijn rol is de techniek verder te ontwikkelen”, aldus prof. dr. ir. Theo Salet, hoogleraar Constructief Ontwerpen aan de TU Eindhoven en projectleider van het 3D Concrete Printing (3DCP)-project. “De vraag aan het COB-netwerk is vervolgens: ‘Wat zouden jullie met 3D-betonprinten willen doen?’”

 Kun je een tunnel printen.jpg

Na twee jaar voorbereiding gaat het 3D Concrete Printing (3DCP)-project formeel van start. Bij de TU Eindhoven is een lab ingericht, er is een team met promovendi van verschillende disciplines en tien marktpartijen ondersteunen het onderzoek enthousiast. Theo Salet over de ambities: “Ik vind dat je als student bouwkunde extra uitdaging nodig hebt. Natuurlijk moet je eerst en vooral de basis beheersen, maar daarnaast mag en moet je binnen een universitaire opleiding ook durven dromen en de grenzen willen verkennen. Gezien de ontwikkelingen van de afgelopen vijftien jaar, is 3D-betonprinten daarvoor geschikt. Het is een veelbelovende techniek, maar we weten er nog veel te weinig van. Ontwikkelingen hebben tot nu toe veelal plaatsgevonden op basis van ‘trial and error’. Dat heeft veel gebracht, maar het blijft daarbij als je niet ook onderzoek doet. We moeten het eerst beter snappen voordat we kunnen zeggen of het wat wordt met dat 3D-betonprinten.”

 

“De TU Eindhoven wilde het onderzoeksvoorstel honoreren in het kader van het Impuls II-programma, wat inhoudt dat de financiële middelen die we voor het onderzoek uit de markt halen, worden verdubbeld. Dat was overigens niet doorslaggevend voor de partners. Persoonlijke nieuwsgierigheid blijkt voor hen de voornaamste reden te zijn om mee te doen. Niemand heeft een garantie dat het op korte termijn praktisch toepasbaar wordt, maar het geeft energie om ermee bezig te zijn. We zijn twee jaar geleden begonnen. Nog midden in de crisis. Ik denk dat voor de meesten heeft meegespeeld dat ze willen meedoen aan een project dat juist op de toekomst is gericht. Opmerkelijk is ook dat een van de partners een timmerbedrijf is, gespecialiseerd in bekisting. Voor dat bedrijf is 3D-betonprinten een ‘disruptive’ ontwikkeling. Persoonlijk had ik niet aan zo’n partner gedacht, maar zij meldden zich wel.

 

De partners zijn in feite financiers aan wie ik verantwoording afleg, maar de bedrijven willen ook zelf projecten doen en bestoken mij met ideeën. Zo dagen zij mij uit. Zij zoeken antwoord op de vraag: ‘Waar zit de toegevoegde waarde?’ Je kunt veel dingen al printen. Maar is het ook zinvol? Het is misschien goedkoper, omdat een printer 24/7 kan draaien en je geen bekisting nodig hebt; dat is toch al snel de helft van de kosten van gewapend beton. Je ziet dat het in China op die manier wordt opgepakt. Maar de vraag is of dat dan het verdienmodel is. Je print nog steeds constructies of elementen die je ook op de traditionele manier had kunnen maken. We moeten het verder trekken. Als je loslaat dat een vorm per se recht moet zijn en dat de betonsamenstelling op elke positie kan variëren, kom je dan met printen tot andere oplossingen? Kun je je productie dan beter afstemmen op wat je nodig hebt en toegevoegde waarde leveren?”

 

“Een researchteam van de Loughborough University in Engeland gaat al verder. Met behulp van een printer met een kleine nozzle kunnen zij wanden en elementen preciezer opbouwen. Zij creëren holle ruimtes en uitsparingen voor leidingen. (Link naar video Innovative Manufacturing and Construction Research Center) Dan is het bouwkundig ineens interessant. Iedereen in de sector gruwt van het boren en frezen, leidingen plaatsen en vervolgens weer afwerken. Dat kun je voorkomen. Als je plaatselijk nog fijnmaziger kunt printen, heb je zelfs geen mantelbuizen meer nodig. Je kunt werken met verschillende materialen en hebt er ook minder van nodig. Dan kom je verder. Dat is smullen voor iemand zoals ik.”

 

“Geïntegreerde oplossingen vragen om een intelligente samenwerking tussen printer en betonpomp. Dat zijn we nu aan het testen. We willen ook kijken naar de mogelijkheid om patronen te maken in doorzichtig beton, waarbij je in combinatie met licht nieuwe toepassingen mogelijk maakt. We zullen gaan zien dat architecten aan de hand van nieuwe mogelijkheden beton gaan herontdekken en anders zullen gaan nadenken over hun vormtaal. Dit verklaart meteen waarom een van de promovendi in het project een architect is. Met 3D-betonprinten breng je ontwerp, constructie en productie in een proces bij elkaar. Het mooie is dat we in Eindhoven binnen de faculteit Bouwkunde meer disciplines bij elkaar hebben: architecten, constructeurs en bouwfysici. En ik verwacht dat er nog veel meer PhD’s uit andere disciplines zullen aansluiten. We kopiëren de keten van de partners. In feite is het ketenintegratie in optima forma.”

 

Living lab

“Over een paar jaar kunnen we basisgebouwen printen. Dat moeten we ook echt doen en startups zullen daarin naar verwachting een rol gaan spelen. De Chinezen doen het al op grote schaal. In de ontwikkeling van 3D-betonprinten hebben wij ook een ‘living lab’ nodig met de mogelijkheid om te leren. Als we vier of vijf jaar verder zijn, zullen we de echte toegevoegde waarde gaan zien. Ik ben benieuwd waar dat toe leidt, want met het aantonen van die toegevoegde waarde ben je er nog niet. Er zullen bijvoorbeeld aanpassingen van wet- en regelgeving nodig zijn. Ik zie het dan ook als mijn rol om nu al allerlei andere partijen te mobiliseren en uit te dagen om mee te denken. Dan heb je het over certificerende instanties, maar bijvoorbeeld ook over de cementindustrie en de overheid. Ik wil het gesprek met de markt aangaan. Dus ook met de mensen en bedrijven die bezig zijn met ondergronds bouwen. Wellicht leent 3D-betonprinten zich voor moeilijk toegankelijke ruimtes. En het is niet alleen werken met een betonpomp. Er is ook een variant waarbij je een bindmiddel injecteert in een zandbed en zo in situ een constructie maakt. In een heel grove vorm maken we met groutinjecties al gebruik van deze techniek. Mijn stille hoop is dat we straks ondergronds kunnen bouwen waarbij je voor een station van een metrolijn niet eerst dertig meter hoeft af te graven, maar het station opbouwt vanuit de boortunnel. Dan zou je de langdurige hinder bovengronds kwijt zijn. Het is gewoon leuk om daarover na te denken. Het geeft energie!”

 

Te laat?

3D-printen deed circa vijftien jaar geleden zijn intrede. De techniek staat nog steeds in de kinderschoenen, maar de ontwikkelingen gaan snel. Iedereen kent de YouTube-filmpjes van geprinte huizen of zelfs kastelen. Daarnaast vindt wereldwijd wetenschappelijk onderzoek plaats. Theo Salet: “In Azië geven overheden miljoenen uit aan dit soort onderzoek. Dat is hier niet geval, en de vraag is dan ook of we snel genoeg gaan. Vandaar dat ik de overheid oproep om mee te doen. Als we onze welvaart en ons welzijn willen behouden, moeten we verder en investeren in vernieuwing. Dan helpt het om terug te kijken op projecten waarin de overheid participeerde en waarvan we nu de vruchten plukken. Iedereen noemt in dat verband de Oosterscheldewerken, maar de boortunnels horen daar ook bij. We begonnen twintig jaar geleden met de eerste boortunnel. Nu adviseren Nederlandse bedrijven overal ter wereld.”