- Onderzoek
- 30/04/2021
Allereerste uit beton geprinte huis klaar voor bewoning
Betonnen bruggen uit de printer bestaan al, maar een woning? Die comfortabel bewoonbaar is en voldoet aan alle bouwvoorschriften? Dat is een wereldprimeur, glimt TU/e-hoogleraar Theo Salet op de bouwplaats in de Eindhovense wijk Meerhoven. Salet ontwikkelde met zijn onderzoeksgroep de techniek en werkte samen met onder andere bouwbedrijf Van Wijnen en de Gemeente Eindhoven aan het project, dat de naam Milestone draagt.
Op een smetteloos gazon staat een bungalow die van beton is gemaakt. Beton dat niet gestort is, maar geprint. Van buiten ziet het huis eruit of het door de familie Flintstone bewoond zou kunnen zijn: de hoeken zijn afgerond, de vormen organisch. Van binnen is het appartement comfortabel en modern ingericht, met als sfeervolle extra de ribbelstructuur van de buitenmuren, die toont hoe deze laagje voor laagje uit de printer zijn komen rollen.
De komende jaren zullen er nog vier uit beton geprinte woningen verrijzen op het bouwterrein in Bosrijk, de buurt in Meerhoven waar de Gemeente Eindhoven plaats heeft ingeruimd voor het project Milestone. Bij elke nieuwe woning zal de techniek een stap verder ontwikkeld zijn.
De eerste huurders van het allereerste uit beton geprinte huis ter wereld staan intussen al te trappelen. De gelukkigen zijn kunstenares Elize Lutz en haar partner Harrie Dekkers, die gekozen werden uit de vele reacties op de open inschrijving van Vesteda. Op 30 april krijgen zij de sleutel en mogen zij voor een half jaar in de woning trekken. Voor de rust hoeven ze niet te verhuizen: naast de bouwgeluiden, mogen ze ook bezoek verwachten van drommen designtoeristen die met hun huis op de foto willen.
Lees verder onder de foto.
Keiharde noodzaak
Theo Salet, hoogleraar Concrete Structures en decaan van de bouwkundefaculteit, is trots op de kennis die zijn groep – met inzet van twee PhD’s en twintig masterstudenten – heeft ontwikkeld en overgedragen aan de industrie. “Deze woning is geprint door Saint Gobain Weber Beamix, de leverancier van de betonmortel, die een eigen printer heeft gebouwd.”
Juist die samenwerking met de industrie en de gemeente is belangrijk, benadrukt hij. “Dit gaat niet om de persoonlijke ambitie van een hoogleraar die een huis wil printen uit beton, maar om innovatie die bijdraagt aan de hervorming van de bouw.”
Een hervorming die “keiharde noodzaak” is, aldus Salet. “De komende decennia staat ons land een waanzinnige klus te wachten. We moeten een miljoen woningen bouwen, en daarnaast moeten 7,5 miljoen huizen voor het jaar 2050 gerenoveerd zijn – dat zijn er duizend per dag! En ook de infrastructuur van ons land, veelal aangelegd in de jaren zestig en zeventig, komt binnen vijftien jaar aan het eind van zijn ontwerpduur.”
De productiviteit in de bouw moet dus omhoog, en niet een beetje. Dat lukt niet met de huidige manier van bouwen, en óók niet door de huidige werkwijze door te ontwikkelen of te industrialiseren. De enige weg is het oude loslaten en durven kiezen voor echte innovatie: digitaliseren en robotiseren.
Op de bek gaan
Ware innovatie komt niet vanzelf, “maar als het ergens kan, dan hier in de Brainportregio”, zegt Salet stellig. Hij memoreert het moment dat de drie partijen – bouwbedrijven, gemeente en TU/e – elkaar aankeken en zeiden: we weten nog niet hoe, maar het moet anders. “Dan krijg je een missiegedreven samenwerking, vanuit de inzet: we weten dat we eerst een paar keer op de bek zullen gaan, maar stoppen is geen optie.”
De gemeente maakte de proeftuin in Meerhoven mogelijk, en de industrie besloot te investeren in een techniek die mogelijk winstgevend kan worden. Vierde partner is Vesteda, die de woningen koopt en verhuurt, en input levert vanuit de belangen en wensen van de toekomstige bewoners.
Lees verder onder de foto.
Mannen met tattoos
Omdat een robot 24/7 kan werken, kan 3D-printen op den duur de productiviteit in de bouw flink verhogen. En omdat diezelfde robot de zware klussen opknapt, helpt dat ook het personeelstekort op te lossen. Het zijn niet langer alleen “mannen met tattoos” die in de bouw kunnen werken, noch zullen medewerkers voortijdig uitvallen met fysieke klachten als een versleten rug, aldus Salet.
Printen is ook duurzamer dan beton storten, omdat het veel gerichter kan. Daardoor gebruik je tot de helft minder beton, schat Salet. “Een van de bestanddelen van beton is cement, en de productie daarvan zorgt voor 5 tot 7 procent van de mondiale CO2-uitstoot. Minder beton gebruiken – wat voor de constructie prima kan – is dus een quick win.” Daarnaast werken er binnen de faculteit Bouwkunde meerdere groepen samen aan een duurzamere samenstelling van beton.
Het grootschalig werken met een betonprinter vraagt wel een shift in het denken. “Wat je niet moet doen is beginnen met een ontwerp en dat in beton gaan printen. Je gaat uit van de mogelijkheden van de printer en het printbare beton, ontwikkelt aan de hand daarvan een flexibel bouwelement en gaat vervolgens dáármee woningen ontwerpen, of eigenlijk samenstellen.” Massa-customization noemt Salet het: een veelheid aan ontwerpen, aan te passen aan de woonwensen van de bewoner, die voortkomen uit één bouwsteen.
Beginnen met een ontwerptekening is overigens wél hoe het bij de eerste Milestone-woning is gegaan. “Wat mij betreft – maar alles gaat in overleg – ontwerpen we het tweede huis aan de hand van de elementen die de printer kan maken.” Ook wil Salet een kliksysteem in de bouwelementen verwerken, zodat het huis ook weer uit elkaar gehaald kan worden. Bij het eerste huis zijn de delen aan elkaar geplakt.
Lees verder onder de foto.
Plumpudding
Het proces om tot de eerste Milestone-woning te komen heeft van alle partijen veel tijd en inzet gevraagd. “Mijn persoonlijke Noord/Zuidlijn”, zegt Salet lachend. Het uiteindelijke printen van het huis heeft maar een week gekost, is zijn schatting, maar dat is slechts een klein deel van een traject vol hindernissen.
“Wat heel veel energie heeft gekost, is bijvoorbeeld het garanderen van een constante kwaliteit. Beton reageert op álles: schommelingen in temperatuur, vochtigheid, wind in de hal.”
De groep onderzoekt momenteel hoe de betonkwaliteit automatisch constant gehouden kan worden, maar “de algoritmes om al die factoren te analyseren zijn verdraaid complex”. Beton ziet er misschien weinig verfijnd uit, maar dit is ware hightech, verzekert Salet. “Idealiter pas je feedbackloops toe die tot in de spuitkop van de printer nog de samenstelling van het beton kunnen aanpassen, met meer of minder water en hulpstoffen. Dat lukt alleen met artificial intelligence.”
Ook de hechting tussen de laagjes heeft hem de nodige hoofdbrekens gekost. Een goede hechting is een van de factoren die ervoor zorgt dat het materiaal isotroop is, ofwel in alle richtingen dezelfde eigenschappen heeft. En dus hetzelfde reageert op krachten van bovenaf, als van opzij.
Dat beton reageert op alle weersomstandigheden, maakt het een nogal uitdagend idee om een volgend huis on site te printen: “Je wilt niet dat alles als een plumpudding in elkaar zakt”. Maar het printen in de fabriek had net zo goed een nadeel: “Het vervoer van de elementen naar de bouwplaats was een project op zich.” Dus gaan ze het toch proberen, bij een van de volgende huizen, om ook deze ervaring mee te nemen.
Lees verder onder de foto.
The material formally known as concrete
Beton is misschien lastig spul, maar het is tegelijkertijd óók ideaal materiaal. Omdat je er allerlei eigenschappen aan toe kunt voegen. Wat Salet betreft, is de oneindige stoet van “busjes” die na de bouw de afwerking komen doen straks verleden tijd. Want leidingen bijvoorbeeld, zijn dan al meegeprint in het beton.
Of denk aan een draadje meeprinten van sterk materiaal, dat voor wapening zorgt. Print een structuur in de wand die de akoestiek in een ruimte aangenamer maakt. Materialen voor isolatie en warmteopslag kunnen in de wanden verwerkt worden. Er wordt zelfs onderzoek gedaan naar self-sensoring nanomaterialen en self-healing bacteriën, die scheuren in het beton kunnen detecteren én meteen repareren. Dat saaie grijze beton heeft dus nogal wat in zijn mars. “The material formally known as concrete”, zegt Salet, met een knipoog naar de artiest Prince.
Zover is nu het echter nog niet. Wat zeker is, is dat het tweede huis van het Milestone-project een extra verdieping krijgt. Het huis dat er nu staat, zit qua eigenschappen – zoals massa, materiaalgebruik, bouwtempo, milieubelasting – nog op het niveau van een gemiddelde woning. Maar de toekomst is allesbehalve gemiddeld, als het aan Salet ligt: “Het huis staat er, we hebben voor het eerst een betongeprinte woning afgemaakt, en nu kunnen we dóór! Dit is het beginpunt van waaruit we verder gaan ontwikkelen. Er is nog zó veel mogelijk.”
Hoe word je betonprof?
Theo Salet (1962) studeerde in de eerste helft van de jaren tachtig bouwkunde aan de TU/e, waar hij zich vervolgens als PhD in het constructieve gebruik van isolatiematerialen verdiepte. Daartoe ontwikkelde hij onder andere een zeer lichte betonsoort.
Salet specialiseerde zich verder in het materiaal en bleek zeer bedreven in het berekenen van de effecten van temperatuur, vocht en krachten op de spanningen in het materiaal. Toen hij de universiteit verruilde voor het bedrijfsleven, bracht dat hem onder andere in Canada en Scandinavië. Daar werkte hij mee aan de bouw van verschillende grote bruggen, waaronder die tussen Denemarken en Zweden, bekend uit de serie The Bridge.
Vanaf 2012 combineerde Salet zijn werk bij Witteveen+Bos met een parttime hoogleraarschap bij de TU/e. In 2019 werd hij fulltime professor, en ook decaan van de faculteit Bouwkunde.
Discussie