Eerste 3D-geprint betonnen huis op komst

De huizen worden neergezet in Bosrijk, een park in de Eindhovense nieuwbouwwijk Meerhoven en zullen als huurwoning effectief op de markt worden gebracht. In totaal zullen vijf huizen worden geprint. De vrijstaande woningen worden na elkaar gerealiseerd om te kunnen profiteren van innovatie en techniekverbetering, wat betekent dat elke nieuwe woning kan profiteren van voortschrijdende inzichten en direct aangepast kan worden aan de wensen van de bewoners.

De vijf woningen zullen voldoen aan de bouwvoorschriften en aan de eisen die bewoners vandaag stellen aan de indeling, het comfort, de betaalbaarheid en de kwaliteit van een huis. In het voorjaar van 2019 zal de eerste betaalbare 3D-geprinte woning in gebruik worden genomen.

Het spraakmakende ontwerp van de vijf huizen die nu in Eindhoven zullen geprint worden is van Houben / Van Mierlo architecten en is geïnspireerd op zwerfkeien of menhirs in een groen landschap. De ruimte om de woningen heen is de tuin van de bewoners. In het centrum van de compositie is plaats voor een gemeenschappelijke speel- en ontmoetingsruimte.

Zichtlijnen door en naar het omliggende bomenrijke gebied en de grote gevelopeningen van de woningen versterken de relatie tussen binnen en buiten evenals het gevoel van wonen in het groen. Met een knipoogje worden hier met de meest vooruitstrevende technieken groep sculpturale ‘Flintstone-huizen’ gemaakt die zo uit het stenen tijdperk lijken te komen.

De footprint van de woningen is zeer compact gehouden zodat het omringende landschap maximaal tussen de gebouwvolumes door kan meanderen. Met de 3D-printer kunnen vormen gerealiseerd worden die op de traditionele bouwwijze zeer arbeidsintensief zouden zijn. De functionaliteit en kwaliteit van de binnenzijde wordt goed bewaakt: een grillige vorm verhindert niet dat een kast straks gewoon tegen een rechte wand kan worden geplaatst.

De 3D-betongeprinte woning is gepland in Bosrijk, een nog te ontwikkelen woonlocatie in Meerhoven, een nieuwbouwwijk in Eindhoven. Er is bij de ontwikkeling van Bosrijk ingezet op een hoge ambitie op het gebied van duurzaamheid en ruimtelijke en architectonische kwaliteit. Zo krijgen de woningen geen aardgasaansluiting.

Drie verdiepingen

Het project kreeg de naam ‘Milestone’. Aanvankelijk zal gewerkt worden met geprefabriceerde betonelementen die off-site worden geprint, met als ambitieus einddoel om tenminste de laatste woning volledig op locatie te printen. Het eerste huis is nog gelijkvloers, het volgende telt twee verdiepingen en de vijfde en laatste woning zal drie verdiepingen hebben en on-site worden gerealiseerd. De samenwerkende partners stellen nadrukkelijk dat Milestone geen experiment is. Zij zien de ontwikkeling als een omvangrijke innovatie die disruptief kan zijn voor de (woning)bouwsector. Beton is immers het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld.

Volgens de betrokkenen is beton printen in 3D een innovatie die de potentie heeft om de toekomst van de (woning)bouw ingrijpend te veranderen op het gebied van snelheid, betaalbaarheid, duurzaamheid, vorm- en keuzevrijheid. Met een 3D-printer kunnen eenvoudig vormen worden gemaakt die met een traditionele bouwwijze erg arbeidsintensief zijn. Het 3D-betonprinten, uitgegroeid tot een geïndustrialiseerde bouwtechniek, wordt hier ingezet om bijzonder maatwerk te maken. De TU Eindhoven is met haar 3D Concrete Printing Centrum - onder leiding van prof. dr. ir. Theo Salet - één van de wereldkoplopers op dit gebied.

Het begin van het 3D-betonprinten voor dit project heeft zijn oorsprong in 2005, toen voor het eerst ter wereld succesvol een muur werd geprint met betonmortel. In twee uur ontstond uit droge stof een constructie van 3,5 m lang, ruim 2 m hoog en 15 cm breed. De realisatie gebeurde met de High Tech Beamix mortel- en equipment-technologie van die tijd en een handbediende printer. Het 3D-printen van beton was geboren, maar vanuit de markt was er geen vraag naar deze technologie en het project verdween in de ijskast. Het duurde nog tien jaar voordat de tijd en de markt er wel rijp voor waren.

In 2015 kreeg het oorspronkelijke experiment een opvolging op veel grotere schaal toen de Technische Universiteit Eindhoven het onderzoeksprogramma 3D Concrete Printing (3DCP) in gang zette. Het programma werd gefinancierd door een groep aannemers, bouwmaterialenleveranciers en ingenieursbureaus. Weber Beamix, de uitvinder van droge mortel, bracht de morteltechnologie en de kennis en ervaring op het gebied van mechanisatie en verpompen met zich mee.

Het in gebruik nemen van de 3D-betonprinter op de TU Eindhoven in oktober 2015 markeert voor Weber Beamix dan ook de herstart van het 3D-printproject. Door de afmeting van de digitaal aangestuurde 3D-printer wordt een printbereik van 9 m lengte, 4,5 brededte en 3 m hoogte gehaald, waarmee al snel fantastische creaties werden gemaakt.

Vanaf dan wordt volop geëxperimenteerd met het 3D-printen van beton. Dat lijkt op het eerste oog verrassend, want de finesse die komt kijken bij printen past niet bij het plompe karakter van beton. Toch heeft 3D-geprint beton allerlei troeven waardoor het een grote toekomst kan hebben. Eén van die troeven is dat de betonprinter de mogelijkheid heeft om alleen daar beton te leggen waar het constructief nodig is. Traditioneel gestort beton is massief en bevat veel meer beton dan constructief nodig is. Daardoor wordt meer beton gebruikt, wat slecht is voor de CO2-uitstoot, want bij de productie van cement komt veel van dit broeikasgas vrij.

Het 3D-printen van een ingewikkelde vorm in beton is voor de printer niet ingewikkelder of duurder dan een rechte vorm. Dit biedt kansen voor vormgeving, efficiency en duurzaamheid. Met 3D-betonprinten worden zeer fijne betonstructuren mogelijk. Bij het traditioneel storten van beton bepaalt de bekisting de uiteindelijke vorm van beton. Met betonprinten kunnen bouwers straks betonnen details zo klein als een erwt maken, en ronde, holle of bolle vormen. Hierdoor worden betonnen gebouwen en constructies met hele nieuwe vormen mogelijk.

Een andere nieuwe mogelijkheid is het printen van verschillende soorten, kwaliteiten en kleuren beton, en dat allemaal in één integraal product. Daarmee kan bijvoorbeeld een complete wand geprint worden, met alle nodige functionaliteiten. Een wand kan met vezels of ijzerdraad versterkt worden of voorzien worden van een actieve isolerende laag beton voor de warmte. Ook is het mogelijk om aan de buitenkant vuilafstotend beton te printen zodat de gevel schoon blijft.

Componenten

Evenzeer kan aan de binnenkant een laag worden aangebracht die zorgt voor een prettige akoestiek. Daarnaast kunnen de benodigde sparingen en interne afvoerleidingen van waterdicht beton direct aangebracht worden. Hierdoor verloopt het bouwproces veel efficienter en sneller. Nog een troef is de mogelijkheid om individuele wensen van klanten te verwerken. Een afwijkende uitvoering brengt immers weinig kosten mee.

Het 3D-printen van beton creëert ook de mogelijkheid om slimme componenten direct op de juiste plaats in de constructie in te brengen. Denk aan draadloze sensoren voor temperatuur, verlichting of beveiliging. Die kunnen direct tijdens het printproces geïncorporeerd worden, in plaats van achteraf. Dat bespaart tijd en geld. Ook voor de vakman heeft betonprinten voordelen. Het traditioneel verwerken van beton is zwaar en belastend werk. Het trillen van gestort beton en het vlechten van stalen wapeningsnetten zijn activiteiten die voor 3D-geprint beton niet nodig zijn.