In de Eindhovense wijk Meerhoven verrijzen de komende jaren vijf 3D-geprinte betonnen woningen. Een uniek project met de veelzeggende naam Milestone. De woningen gaan echt bewoond worden en moeten dus voldoen aan de eisen van het Bouwbesluit. Een wereldprimeur.
Design en techniek zijn onlosmakelijk verbonden met Eindhoven. In 2016 werd de stad nog uitgeroepen tot slimste regio van de wereld. Niet vreemd dus dat Yasin Torunoglu, wethouder van wonen, wijken, werk en ruimtelijke ontwikkeling in 2016 samen met de directeur bedrijfsvoering van de faculteit bouwkunde van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) een intentieverklaring ondertekende voor de bouw van vijf 3D-geprinte woningen. Inmiddels zijn we twee jaar verder en is de industrie aangehaakt. Verhuurmakelaar Vesteda heeft zich als eigenaar over het project ontfermd. Aan dr.ir. Theo Salet, hoogleraar bij de faculteit bouwkunde van de TU/e, de schone taak dit project voor wat betreft de printtechniek in goede banen te leiden.
‘Wat we gaan doen in Meerhoven is uniek,’ stelt Salet. ‘Dit is niet zomaar een proefproject, we gaan echte huizen bouwen met behulp van de 3D-printtechniek die de TU/e de laatste jaren heeft verfijnd. We willen niet alleen betonnen wanden printen, maar deze ook isoleren, compleet met ramen en deuren die niet tochten en weer-en-winddicht zijn. Die wanden moeten voldoen aan de isolatiewaarden van het Bouwbesluit, dat is een stap die we nog nooit gemaakt hebben.’
Salet is optimistisch maar spreekt tegelijkertijd van een spannend project. ‘We gaan vijf woningen realiseren en bij elke woning kijken we wat de volgende stap is. We beginnen met een “simpele” woning van één verdieping waarbij we alleen de wanden printen, daarna willen we de hoogte in met meerdere verdiepingen. Die woningen krijgen dus ook verdiepingsvloeren. Gaandeweg leren we tijdens het project en zo profiteert elk nieuw huis van het voortschrijdend inzicht dat we opdoen.’
Slim beton
De hoogleraar heeft een hele wensenlijst met nieuwe technieken die hij bij deze woningen wil toepassen. ‘Als alles helemaal goed lukt, dan kunnen we bij de derde woning de installaties gaan integreren. Want waarom zouden we de installaties nog op de klassieke manier opnemen na de ruwbouw, dat kunnen we beter meteen tijdens het printen meenemen. En als we nog verder komen, dan kunnen we het beton dat we printen meteen wat slimmer maken door er sensoren in te verwerken. Bijvoorbeeld batterijtjes die de warmte en koude opslaan. Of sensoren die helpen bij domotica. Allemaal ideeën die we hebben. Maar in hoeverre we die wensenlijst helemaal af kunnen werken, durf ik nog niet te zeggen.’
Dat de techniek van beton printen zich snel ontwikkelt weet Salet als geen ander. ‘In 2016 konden we al betonnen wanden printen, maar sindsdien hebben we een methode ontwikkeld om dit beton ook te wapenen, waardoor we nu ook de constructieve veiligheid kunnen garanderen. De eerste toepassingen zijn al gerealiseerd. Zo hebben we in 2017 een fietsbrug geplaatst in Gemert. We zijn nu bezig met nog een aantal van dergelijke bruggen. Voor dat soort toepassingen is de printtechniek nu al een geweldige oplossing, aangezien bruggen minder details nodig hebben dan een gebouw.’
Industrie 4.0
Waar we volgens de hoogleraar naartoe gaan is de industrie 4.0, oftewel de vierde industriële revolutie. ‘De bouw is momenteel nog zwaar gefragmenteerd. Eerst wordt er een ontwerp gemaakt, en als dat helemaal klaar is drukken we een boekje, het bestek, op papier. Die geprinte informatie geven we aan de aannemer, en die moet zich vervolgens helemaal inlezen om het ontwerp te doorgronden. Een heel raar, onlogisch proces. In veel andere industrieën, zoals de auto-industrie, werken we allang anders. Daar ontwerpen we een auto en die wordt meteen met robots gemaakt. Daar moeten we ook naartoe in de bouw en dat kan tegenwoordig met de Bouw Informatie Modellen (BIM). Met de huidige techniek kunnen we informatie zo in de 3D-tekeningen stoppen dat de machines ze meteen kunnen maken. Dat is industrie 4.0 en daar is enorm veel mee te winnen qua efficientie en duurzaamheid.’
Groot voordeel van het printen van beton is dat de ontwerper meer vormvrijheid krijgt. Hij kan elke vorm maken die hij maar wil. Zo krijg je industrieel maatwerk tegen een vaste prijs. ‘Wil de architect een rond gebouw, dan print hij een rond gebouw. Wil hij de volgende dag een gebouw in de vorm van een klavertje vier, dan print hij een klavertje vier. En het mooie is: hij bespaart ook nog eens enorm op het beton, want met 3D-printing zijn besparingen tussen de 30 en 50 procent mogelijk. Als je bedenkt dat de betonproductie goed is voor 7 procent van de CO2-productie door mensen, dan kun je nagaan wat dergelijke besparingen voor het Parijse klimaatakkoord kunnen betekenen.’
Waarde voor de samenleving
Salet vindt het lastig om te voorspellen hoe snel 3D-printing de bouw zal veranderen. ‘130 jaar geleden is gewapend beton uitgevonden en binnen vijf jaar hadden we toen betonnen gebouwen met meerdere verdiepingen. Als iets eenmaal nut heeft, waarde heeft voor de samenleving, dan kunnen dit soort ontwikkelingen snel gaan. Voor eenvoudige losstaande woningen komt de techniek nu op het juiste niveau, maar voor seriematige en grootschalige woningbouw heb je ook seriematige en grootschalige robots nodig en die zijn er simpelweg nog niet in die aantallen. Die moeten eerst nog ontwikkeld en gebouwd worden. Dan ben je al snel vijf tot tien jaar verder, voordat de ontwikkeling een tweede golf kan doormaken. Maar die tijd hebben we ook wel nodig om met elkaar ervaring op te doen. Het beton printen zal eerst uitontwikkeld moeten worden. Als we het beton slimmer kunnen maken met sensoren, dan zal dat zeker als katalysator gaan werken. Dan wordt beton printen wel heel interessant.’
We hebben enorme stappen gezet
“Dit is een uniek project. We bevinden ons echt op onontgonnen terrein en dat maakt het heel spannend.” Aan het woord is Rudy van Gurp, conceptueel manager bij Van Wijnen. Vanaf de opstart van het traject is de ontwikkelde bouwer betrokken bij het project. “We hebben in korte tijd enorme stappen gezet, maar staan tegelijkertijd nog maar aan het begin van de ontwikkeling van 3D-printing in de bouw. Dit project is voor alle betrokken partijen een leertraject. Woning voor woning willen we de techniek verder verfijnen. Daarbij kijken we met de architect en de constructeur naar wat haalbaar en wenselijk is, telkens zoeken we de grenzen op van de mogelijkheden van dat moment.” Van Gurp is ervan overtuigd dat het printen van beton de bouw op termijn revolutionair gaat veranderen. “De vormvrijheid die je door de printtechniek krijgt is ideaal, mede daardoor zijn we detaillering van gevels, ramen en deuren helemaal opnieuw aan het uitvinden.” Een ander groot voordeel van de 3D-printtechniek is volgens Van Gurp dat er minder vakmensen nodig zijn om toch aan de bouwvraag te voldoen. “Er is een nijpend tekort aan vakmensen en tegelijkertijd een enorme vraag aan nieuwbouw. Met de verdere robotisering in de bouw kan dit probleem worden opgelost. Daarbij verwacht ik dat de printtechniek ook een belangrijke rol gaat spelen bij het refurbishen van een groot deel van het bestaande vastgoed. Veel panden uit de jaren zestig, zeventig en tachtig zullen de komende decennia aangepakt moeten worden om aan de scherpere duurzaamheidseisen te voldoen. Ook daarbij gaat de printer zijn waarde bewijzen.”