Onderzoekers van instituten in Duitsland en Nederland hebben een methode ontwikkelt om complexe geometrieën in de bouw te realiseren. Het eindresultaat is gedemonstreerd in de constructie van een voetgangersbrug die tot stand is gekomen door het samenvoegen van twee digitale bouwtechnologieën, namelijk met CNC “gebreide” textielbekisting en spuitbeton 3D printing (SC3DP).
CNC textielbekisting
De traditionele uitdaging bij het construeren van complexe geometrieën met beton ligt in het omslachtige, arbeidsintensieve proces van het maken van bekistingen. Dit project introduceert een nieuwe aanpak waarbij CNC-gebreid textiel als bekisting wordt gebruikt. Deze methode vermindert niet alleen de handmatige arbeid aanzienlijk, maar maakt het ook gemakkelijk om ingewikkelde, dubbel gebogen vormen te creëren. Bovendien kan de textielbekisting verschillende op maat gemaakte kanalen en openingen bevatten.
3D printing met spuitbeton (SC3DP)
Deze techniek, ontwikkeld aan de TU Braunschweig, automatiseert het proces van het aanbrengen van beton. Hierbij wordt een fijnkorrelige beton- of cementpasta door een spuitkop gespoten, bestuurd door robotarmen. De nauwkeurigheid van deze methode zorgt voor een sterke laaghechting en maakt variërende laagdiktes en materiaaleigenschappen mogelijk, afhankelijk van de structurele vereisten.
De SC3DP-techniek pakt ook een ander cruciaal probleem in de bouw aan: de arbeidsintensiteit en vaardigheidsafhankelijkheid bij het handmatig aanbrengen van spuitbeton. Door dit proces te automatiseren, zorgt de technologie voor een consistente kwaliteit van het oppervlak.
Naadloze integratie van ontwerp en fabricage
Een belangrijk aspect van dit project was de integratie van ontwerp, materiaalkeuze en robotfabricage. Het proces begon met vormonderzoek om de meest efficiënte structurele vorm- en dikteverdeling te bepalen. De geometrie van de bekisting werd vervolgens nauwkeurig nagebootst in het CNC-gebreide textiel.
Stap twee was het robotisch aanbrengen van een dunne laag cementpasta op de textielbekisting, gevolgd door de strategische plaatsing van glasvezels ter versteviging. Ten slotte werd het SC3DP-proces toegepast om de structurele betonlaag aan te brengen.
Potentiële verbeteringen
De onderzoekers hebben nog wel enkele punten van verbetering vastgesteld. Zo moet de spray coat behandeling van het textiel verbeteren en ook het traject dat de beton robot aflegt moet aangepast worden om de precisie en efficiëntie te verbeteren.
Door geavanceerde technologieën zoals textielbekisting en beton 3D printing te integreren, markeert dit project een sprong op het gebied van architecturale fabricage, en laat zien hoe de synergie van digitale technologieën een revolutie teweeg kan brengen in traditionele bouwmethoden.
Het biedt een potentieel kijkje in een toekomst waarin onze gebouwen niet alleen zijn gebouwd, maar ook nauwkeurig zijn vormgegeven, wat de perfecte mix van technologie, kunst en techniek weerspiegelt.
Als je het onderzoek met de titel “Robotic knitcrete: computational design and fabrication of a pedestrian bridge using robotic shotcrete on a 3D-Knitted formwork” wilt lezen, kun je dat doen via deze link.