3D-printen vindt zijn weg in de bouw

3D-printen gaat steeds meer zijn weg vinden in de bouw. Er zijn wereldwijd verschillende initiatieven die het mogelijk maken om complete huizen of gebouwen te printen. MIT in de VS introduceerde onlangs een robot die binnen 14 uur de basisconstructie van een huis kan neerzetten.

Wereldwijd zijn verschillende bedrijven al een aantal jaar bezig met het 3D-printen van huizen en gebouwen. Zo realiseerde het Chinese bedrijf Winsun in 2014 al een aantal kleine 3D-geprinte huizen. In 2015 kwam daar een appartementencomplex van vijf verdiepingen en een villa bij. 

Mobiele 3D-printer

In 2016 werd ook in Dubai een huzarenstukje gepresenteerd, namelijk een 3D-geprint bijzonder vormgegeven kantoorcomplex. De printer had daar in totaal 17 dagen voor nodig. Dubai kondigde toen aan in 2030 wereldwijd koploper te willen zijn op het gebied van 3D-printen. 
In Rusland gingen de bedrijven Apis Cor en PIK met een soortgelijk project aan de slag en in maart van dit jaar presenteerden ze een 3D-geprint huis in de stad Stupino. De onderdelen voor de ruwbouw waren binnen een dag geprint door een mobiele 3D-printer. Daarna werd de printer met een kraan uit het huis getild. Het huis is gemaakt van verschillende materialen, waaronder een speciale betonmix. 

Op maat gemaakt 

Ook het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft vorige week een systeem geïntroduceerd dat het mogelijk maakt om in korte tijd een gebouw te printen.  Deze benadering zou meer mogelijkheden bieden voor het design en de constructie van nieuwe gebouwen. Een gebouw kan bijvoorbeeld helemaal aangepast worden naar de wensen van de maker en de behoeftes die een bepaalde bouwgrond vereisen.  Ook de interne structuur kan op nieuwe manieren worden gemodificeerd; verschillende materialen kunnen tijdens het proces worden toegevoegd en met de materiaaldichtheid kan dusdanig worden gevarieerd dat de optimale sterkte, isolatie en andere belangrijke eigenschappen worden bereikt. 

Het systeem bestaat uit een rupsvoertuig waarop een lange, industriële robotarm is bevestigd. Deze heeft weer een kleine precisie-robotarm aan het uiteinde. Deze makkelijk te bedienen arm kan gebruikt worden om elke conventionele of niet-conventionele constructie-nozzle te sturen, zoals een nozzle die gebruikt wordt om beton te storten of isolatiemateriaal te spuiten. 

14 uur

Anders dan de typische 3D-systemen, kan het vrij bewegende systeem van MIT een object van elke maat construeren. Als proof of concept hebben de onderzoekers een prototype gebruikt om de muren te bouwen van een koepel met een diameter van 15 meter en een hoogte van ruim 3,5 meter. Het printen van de muren werd in minder dan 14 uur voltooid. 

Voor deze eerste tests maakte het systeem het schuimisolatie-kader dat gebruikt werd om een afgewerkte betonstructuur te vormen, zo legt hoofdonderzoeker Steven Keating uit.  Deze constructiemethode, waarbij polyurethaanschuimvormen gevuld worden met beton, lijkt op traditionele commerciële isolatie-betonbekistingstechnieken. Naar aanleiding van deze aanpak voor hun initiële werkzaamheden bleek dat het systeem gemakkelijk kan worden aangepast aan bestaande bouwplaatsen en apparatuur en dat het aansluit op bestaande bouwcodes zonder dat nieuwe evaluaties vereist zijn.

Naar Mars 

Uiteindelijk is het de bedoeling dat het systeem zelfvoorzienend wordt. Het is voorzien van een schep dat gebruikt kan worden om het bouwoppervlak te bewerken en lokaal aanwezige materialen, zoals vuil, te verzamelen voor de constructie zelf. Het hele systeem kan elektrisch opereren en onder meer van stroom worden voorzien door zonnepanelen. 
Het systeem zou een goede oplossing kunnen zijn voor afgelegen gebieden maar ook om bewoners van een door een natuurramp getroffen gebied snel van nieuw onderdak te voorzien. 

“Wij zien een toekomstbeeld voor ons waarin we een compleet autonoom systeem naar de Maan of Antartica kunnen sturen en met het daar beschikbare materiaal gebouwen bouwt. Tegelijkertijd wilden we ook laten zien dat we in hele korte tijd iets kunnen bouwen dat meteen te gebruiken is en in deze vorm op elke bouwplaats te integreren is.” 

Door: Kelly Bakker

Bron: MIT