Duurzame bouwinnovatie: 3D-printen zorgt voor een revolutie in de betonindustrie!

Duurzame bouwinnovatie: 3D-printen zorgt voor een revolutie in de betonindustrie!

De bouwsector staat voor de dringende uitdaging om het grondstoffenverbruik en de CO2-uitstoot aanzienlijk terug te dringen. Een veelbelovende oplossing in deze context is onderzoek aan het Instituut voor Deeltjestechnologie van de Technische Universiteit van Braunschweig en aan de Technische Universiteit van München. De focus ligt hier op de ontwikkeling van milieuvriendelijke materialen, met bijzondere aandacht voor de 3D-printtechnologie “Selective Paste Inlusion” (SPI). Deze innovatieve methode heeft tot doel gerecyclede deeltjes terug te winnen uit gerecycled beton van gesloopte gebouwen, wat op de lange termijn zou kunnen leiden tot duurzamer bouwen.

SPI-technologie zorgt voor een revolutie in de betonconstructie door toeslagstoffen in dunne lagen te verdelen en deze met cementpasta te verbinden. Een diepgaand begrip van deeltjestechnologie is cruciaal voor het verbeteren van de energie-efficiëntie en duurzaamheid in de bouw. Vers beton bestaat uit water, cement en toeslagstoffen zoals zand en grind. Het recyclen van beton is echter een complexe taak omdat de steenkorrels met elkaar verbonden zijn door de cementmatrix.

Mechanisch breken en gebruik van gerecycleerd beton

Om beton te bereiden worden twee methoden van mechanisch breken gebruikt: ten eerste het botsen van een deeltje op een hard oppervlak en ten tweede druk- en schuifspanning tussen twee oppervlakken, waarbij de laatste de voorkeur heeft. Door selectieve verkleining kan het materiaal gecontroleerd worden afgebroken, waarbij de steenkorrels intact blijven. Na het breken worden de deeltjes geclassificeerd en gereinigd, zodat grove toeslagstoffen kunnen worden hergebruikt voor de productie van nieuwe bouwmaterialen. Fijne cementdeeltjes kunnen daarentegen als additief in cementpasta worden gebruikt. Strikte regelgeving over het hergebruik van gerecycled beton staat echter vaak een effectief gebruik van waardevolle materialen in de weg.

Hier komt SPI-technologie in beeld door een duurzame kringloop te creëren en het mogelijk te maken om afgedankte materialen een tweede kans te geven. Deze aanpak zou op de lange termijn aanzienlijke veranderingen in de bouwsector met zich mee kunnen brengen.

SPI en de toepassing ervan in de praktijk

De bedrijven Scawo3D en Skeno presenteerden de SPI-technologie op BAU 2025 in München. Hun innovatieve 3D-betonprintmethode maakt gebruik van een nieuwe inkjetprintkop die cementpasta in losse aggregaten afzet om complexe structuren effectief te realiseren. Integratie van computerondersteunde ontwerptools zoals Spherene for Rhino/Grasshopper maakt het creëren van delicate geometrieën en geoptimaliseerde structurele prestaties mogelijk. Tijdens de beurs diende de beursstand niet alleen als demonstratie, maar ook als onderzoeksvoorbeeld voor SPI-toepassingen in draagconstructies.

De stand, met een oppervlakte van 25 m² en 3 meter hoge achterwanden, bevatte Spherene-constructies verdeeld in zes modules met een gewicht tussen 150 en 320 kg. Een centrale muur met het logo van Scawo3D werd gesegmenteerd voor efficiënt transport. Daarnaast werd in samenwerking met Skeno en Timo Harboe een 3D-geprinte trap gepresenteerd, die het vermogen van SPI aantoont om complexe, dragende constructies te produceren. Het hele proces omvatte een groot deeltjesbed (4 x 2,5 x 1,5 meter) en volgde een laag-voor-laag techniek voor precisie.

De snelle productiemethode van de SPI-technologie verkort de productietijd en minimaliseert materiaalverspilling in vergelijking met traditionele betonconstructiemethoden. Voor de stand BAU 2025 werden de achterpanelen in slechts zes uur geprint met lichtgewicht geëxpandeerd kleimateriaal. De overige componenten zijn binnen vier uur geproduceerd met kwartshoudende zandaggregaten. Dergelijke geavanceerde productiemethoden demonstreren krachtig het potentieel van SPI en computerondersteunde ontwerptools om architectonische mogelijkheden te herdefiniëren en duurzame bouwpraktijken te bevorderen. De samenwerking tussen Scawo3D, Skeno en Spherene markeert een aanzienlijke vooruitgang op het gebied van digitale fabricage in betonarchitectuur.