Onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben een nieuwe methode ontwikkeld om ultralichte, afvalvrije betonnen constructies te maken met behulp van 3D-printers. De nieuwe techniek zorgt voor milieuvriendelijkere én goedkopere betonconstructies.
Betonnen constructies met 3D-printers maken gebeurt al langer – in 2021 bouwde een consortium onder leiding van de TU Eindhoven de eerste 3D-geprinte betonnen woning van Nederland. Maar bestaande technieken kunnen alleen evenwijdig aan het grondoppervlakte werken: de printers stapelen horizontale lagen beton bovenop elkaar. Dit beperkt het aantal mogelijke vormen en gebruikt meer beton dan nodig, stellen de onderzoekers.
Dikke en dunnere stukken beton
De nieuwe techniek maakt gebruik van ‘topologische optimalisering’, waarbij voor elk stukje beton wordt berekend hoe dik het moet zijn. Zo kunnen dragende delen van de constructie dikker worden gemaakt, en niet-dragende delen dunner. De onderzoekers stellen op deze manier met 72 procent minder beton te kunnen bouwen dan traditionele methodes waarbij het beton gestort wordt. Ook zorgt het precisie-niveau waarop het beton geprint wordt, dat er minder staal voor de bewapening nodig is.
Het beperken van de hoeveelheid beton in constructies is geen overbodige luxe: de CO2-uitstoot van de cementindustrie is de afgelopen 20 jaar verdubbeld. Geschat wordt dat op dit moment de productie van beton goed is voor 4 tot 8 procent van de wereldwijde CO2-emissies.
Uitbundige vormen
Daarnaast maakt de nieuwe methode het mogelijk veel complexere en uitbundigere vormen te maken. Omdat het beton niet recht op elkaar hoeft te worden gestapeld, zijn allerlei draaiingen, golvingen en welvingen mogelijk. Het model dat de onderzoekers uit hun printer hebben laten rollen doet denken aan de organische, golvende vormen van Antoni Gaudí, de architect van de Sagrada Família in Barcelona. Naast allerlei sierlijke tierelantijntjes, kunnen met deze techniek ook delen van de constructie zelf worden geprint.
