Wordt 3D-betonprinten de nieuwe norm?

Op de site van Kamp C in Westerlo realiseerde een vaststaande 3D-betonprinter in één beweging een woning van 90 m² met twee verdiepingen. Bouwkundige spielerei of een belangrijke mijlpaal die de toekomst van de sector ingrijpend zal veranderen? Wij vroegen het aan projectmanager Marijke Aerts. 

Marijke Aerts: “De realisatie van de 3D-geprinte demowoning op onze site kaderde in het C3PO-project. Het doel van Kamp C is om de transitie in de bouw te versnellen en de meerwaarde van innovatieve technologieën te demonstreren. Om de doorbraak van 3D-betonprinten te faciliteren, lanceerden we in 2017 het C3PO-project, dat tot stand kwam met de steun van de Vlaamse overheid en het Europees Fonds voor Regionale ontwikkeling. Dit resulteerde op vraag van de projectpartners – die zowel afkomstig zijn uit het bouwwezen als uit wetenschappelijke hoek – in de realisatie van een tot de verbeelding sprekend voorbeeldproject, waarmee we onze conservatieve bouwsector wilden triggeren. Dat is uitstekend gelukt, want ik moet een halfjaar na de oplevering van de woning nog elke dag mails en telefoons van geïnteresseerden uit binnen- én buitenland beantwoorden. Het heeft zeker wat losgemaakt, dus missie geslaagd!

“Allereerst hebben we een uitgebreid marktonderzoek op poten gezet om het juiste type printer te bepalen, dat ons zelfs tot in China heeft gebracht. Uiteindelijk hebben we gekozen voor een vaststaand systeem op vier kolommen (Gantry-systeem), waartussen de printkop zich vrij kan bewegen. Nadien hebben we nog een jaar onderzoek gedaan naar de mogelijkheden van de printer, de betonconsistentie enzovoort. Aansluitend zijn de architectuurtekeningen van Trias architecten omgezet naar een BIM-model en met behulp van speciale software geüpload naar de 3D-betonprinter, die vervolgens op eigen houtje aan de slag is gegaan en de volledige bouwschil in één keer gerealiseerd heeft.” 

“Nee, we moesten er natuurlijk voor zorgen dat alles klopte. Zo was de consistentie van het beton afgestemd op de omloopsnelheid van de printer. We hebben speciaal ontwikkelde printmortel gebruikt, in samenwerking met Saint-Gobain Weber Beamix, dat in 2019 de eerste Europese betonprintfabriek opende in Eindhoven. De mortel (met specifieke cementmix in functie van printtoepassingen) moest voldoende, maar zeker ook niet te veel uitgehard zijn wanneer de printer een volgende laag legde. En ook de weersomstandigheden speelden natuurlijk een rol van betekenis. Het heeft drie weken geduurd vooraleer onze demowoning klaar was, maar in de toekomst zou het mogelijk moeten zijn om zo’n woning in amper enkele dagen te printen.”

“Jazeker! Wij hebben er in het kader van ons project bewust voor gekozen om die laagjesstructuur zo zichtbaar mogelijk te maken, zodat bezoekers in één oog-opslag kunnen zien hoe het printen in zijn werk is gegaan. Maar wees gerust: je kan ook een veel strakkere look-and-feel bekomen. Zo bestaan er bijvoorbeeld printkoppen die de betonlagen automatisch afstrijken om gladde wanden te kunnen creëren. 3D-betonprinten biedt alleszins heel wat esthetische mogelijkheden, want je kan er probleemloos architecturale hoogstandjes zoals overkragingen of gekromde wanden en allerlei texturen mee realiseren – zoals we ook bewezen hebben bij de bouw van onze demowoning. Sterker nog: dankzij die innovatieve printtechniek kan je vormen creëren die in een klassieke bouwcontext veel moeilijker of zelfs onmogelijk te realiseren zijn. Ronde structuren, welvingen, golvende wanden …: het potentieel is enorm.”

“Neen, want de laagjes worden niet zomaar ‘op elkaar gelegd’, maar meteen ook een beetje samengedrukt, zodat er een homogeen geheel ontstaat. De druksterkte van het beton is drie keer hoger dan die van de klassieke snelbouwsteen. En aangezien de woning in één stuk is geprint, is er geen sprake van bijkomende koudebruggen, wat bij geassembleerde printwoningen wél het geval kan zijn.”

“Een belangrijke les die we geleerd hebben, is dat het cruciaal is om het BIM-model en zelfs de tekeningen van de architect ‘printbaar’ te maken. We hebben gemerkt dat 3D-printen een specifieke aanpak vergt, die toch wel wat verschilt van de manier waarop een klassiek bouwproject benaderd wordt. Die vertaalslag heeft de studenten van de Thomas More-hogeschool, die eveneens nauw betrokken waren bij het project, heel wat tijd en energie gekost, temeer omdat ze alle wijzigingen manueel moesten doorvoeren. Dat proces moet in onze ogen nog geoptimaliseerd worden om het rendement en de efficiëntie van 3D-betonprinten te verhogen. Ook softwarematig is er zeker nog ruimte voor verbetering.” 

“Als je innovatieve technieken wil ‘lanceren’, heb je altijd iconische voorbeeldprojecten nodig die kunnen fungeren als een soort ‘showcase’. Via de realisatie van onze demowoning zijn we er alleszins in geslaagd om de vele mogelijkheden en het rijke potentieel van 3D-betonprinten in de verf te zetten. Maar wil dat zeggen dat we binnenkort in België massaal huizen zullen beginnen printen? Nee, dat denk ik niet. Er moet nog wat water naar de zee vloeien om 3D-betonprinten rendabeler en ‘optimaler’ te maken dan andere bouwtechnieken, maar ik ben er wel van overtuigd dat ons project wat in beweging kan zetten. We hebben intussen een vervolgtraject uitgewerkt (KIEM) om de effectieve marktintroductie te stimuleren, na te gaan wat de resterende barrières zijn en aan de hand van concrete cases aan te tonen hoe interessant de printtechniek is voor bestaande bedrijven of nieuw op te richten ondernemingen. Een van die cases is het printen van ronde funderingsvoeten voor grote opslagtanks. Voor dergelijke toepassingen is 3D-betonprinten wel al interessant, want ronde betonstructuren bekisten is vrij duur en arbeidsintensief. De printtechniek maakt bekisting overbodig, waardoor je naar schatting tot 60 % materiaal, tijd en geld zou kunnen besparen.” 

“Absoluut. Het nieuws over de bouw van onze demowoning is wereldwijd opgepikt en heeft ongetwijfeld heel wat mensen en ondernemingen geïnspireerd. Zo zag ik onlangs een filmpje van een Amerikaans bedrijf dat paardenstallen aan het printen was. In Duitsland is onlangs met een grotere versie van onze printer een appartementsgebouw met drie verdiepingen gerealiseerd. En ook in eigen land beweegt er wat, want Van Roey heeft de expertise die het via het C3PO-project vergaard heeft toegepast bij de creatie van een wildwaterbaan in een nieuwe zwembadomgeving. Dat printwoningen binnen tien jaar gemeengoed zullen zijn, durf ik niet te beweren, maar ik denk wel dat 3D-betonprinten tegen dan courant gebruikt zal worden voor bepaalde toepassingen. Het zou ons alleszins enorm trots maken als blijkt dat onze demowoning de bal definitief aan het rollen heeft gebracht.”