Grensverleggend met 3D beton printen
Weber Beamix ziet in 3D beton printen de stap naar verduurzaming en het biedt een antwoord op het personeelstekort.
3D-geprinte bruggen, huizen en een ruim twaalf meter hoge duiventoren. Het zijn de concept cars in de wereld van 3D-printen met beton, zegt Peter Paul Cornelissen, manager 3D-printing bij Weber Beamix. “Deze gave projecten laten zien wat er allemaal technisch mogelijk is. Met zulke projecten verleggen wij de grenzen van deze productietechnologie.”
Weber Beamix produceert en levert onder meer de mortel om beton van te maken. Mortel is een substantie die bestaat uit zand, water en een bindmiddel als kalk, gips of cement. Cement is het meest voorkomende. “Door te 3D-printen met beton heb je veel minder materiaal nodig”, zegt Cornelissen. “3D-printen is onder meer daarom duurzamer, het zorgt voor minder CO2-uitstoot.” Wereldwijd is de cementindustrie verantwoordelijk voor zo’n acht procent van de door mensen veroorzaakte CO2-emissie.
3D printen oplossing voor personeelstekort
“Ook als je kijkt naar de operationele uitdagingen van bedrijven biedt 3D-printen met beton voordelen”, gaat Cornelissen verder. “Zo leidt het tot kortere levertijden en is het potentieel een antwoord op het personeelstekort. 3D-printen heeft als voordeel dat je een heel proces automatiseert en digitaliseert. Je kunt het zo inrichten dat een robot het werk doet. Daardoor heb je minder mensen nodig voor hetzelfde werk.”
Het bedrijf experimenteert al met het 3D-betonprinten sinds het begin van deze eeuw. In 2005 printte het al een muur. Door de samenwerking met hoogleraar Theo Salet, van de Technische Universiteit Eindhoven, kwam de ontwikkeling in een stroomversnelling, laat Cornelissen weten. Wetenschappelijk onderzoek leidde tot een direct toepasbare technologie voor de bouwsector. Uit de samenwerking met de TU/e vloeiden onder meer projecten als de eerste 3D-geprinte fietsbrug in Gemert fietsbrug en Milestone, het 3D-geprinte huis, voort.
Weber Beamix concentreerde zich, binnen die samenwerking, op de ontwikkeling van het 3D-proces en de mortel. Cornelissen: “Onze mortel heeft een bekendheid in de bouwsector vanwege de goede eigenschappen.”
Het bijzondere van deze mortel is dat het dragend is, vult Gian Sterken, 3D Sales projectleider bij Weber Beamix, aan. “Er is geen extra wapening of beton nodig om het constructief te maken. Wij bouwen de dragende constructie zonder extra wapeningstaal. Voor een brug printen we holle prefab-onderdelen, waarbij gebruik wordt gemaakt van voorspanning.”
“Ook als je kijkt naar de operationele uitdagingen van bedrijven biedt 3D-printen met beton voordelen”
Peter Paul Cornelissen, manager 3D-printing
Efficiëntie, vormvrijheid en eindeloze toepassingen
Samen met BAM-Infra zette Weber Beamix in 2019 de eerste Europese 3D-betonprint fabriek op. Sinds halverwege vorig jaar is de mortelpartij honderd procent eigenaar van de fabriek. Cornelissen: “BAM werkt als aannemer, wij passen de mortel daadwerkelijk toe.”
“Wij printen de onderdelen en elementen in onze fabriek. Waardoor je heel efficiënt kan produceren en de kwaliteit van de eindproducten kan bewaken.” Dat scheelt, volgens Cornelissen enorm veel tijd. “Zo hoeven er minder mensen op de verschillende bouwplaatsen te zijn omdat die werkzaamheden al in de fabriek gedaan of voorbereid zijn. Daardoor kan ook de doorlooptijd op locatie kan sterk gereduceerd worden.”
De fabriek beschikt over twee zogenoemde printbedden die stukken van ongeveer twaalf meter lang in drie meter brede en drie meter hoge blokken kunnen printen. “Dat doen we niet, dat zouden we niet kunnen tillen”, zegt Sterken. “In de praktijk gaan we tot zo’n 6,5 duizend kilo.” Voor de fietsbrug in Nijmegen printte Weber Beamix onderdelen van zesduizend kilo.
Voorbeelden als een brug, huis en een toren zijn volgens Sterken mooi, maar volgens hem zit de winst vooral in relatief simpelere objecten. Sterken noemt daarbij de taludtrappen bij spoorrails en dijken. “In Nederland hebben we enorm veel kilometer aan dijken en Prorail beheert daarnaast zoveel duizend kilometer talud. Op iedere zoveel kilometer staat een trap. Elke trap, bij ieder talud heeft een andere maat. Met 3D-betonprinten kun je heel snel en flexibel maatwerk aanbieden.”
3D-betonprinten betekent ook vormvrijheid. Een mooi voorbeeld daarvan vindt Sterken de ronde boombak bij Station Driebergen-Zeist. “Zo’n buitenelement moet wel tegen wat druk kunnen. Met ons mortelplatform kun je dat snel, in alle vormen en gewenste sterkten printen.”
Ontwikkelingen in betonprinten
Om het printproces naar een hoger niveau te brengen, werkt Weber Beamix nauw samen met de TU/e. Daarnaast is het bedrijf onderdeel van het internationale Saint Gobain. Cornelissen: “In Eindhoven zijn wij het Global Competence Center voor 3D beton printen binnen Saint Gobain.
Aanvullend op onze eigen R&D afdeling voor de ontwikkeling van onder meer de mortels krijgen we de ondersteuning van de R&D-afdeling in Parijs. En in de printfabriek gebeurt er ontzettend veel. We gebruiken al die kennis om ons mortelplatform steeds weer naar een hoger niveau te tillen.”