Tijdens het Cross-Border Event: 3D-Printing & Digital Construction op 16 maart bespraken experts en bedrijven de kansen van 3D-printen, digitalisering en de samenwerking tussen Duitse en Nederlandse bedrijven.

3D-printen en digitalisering in de bouw

De Nederlandse bouwsector is een van de belangrijkste economische motoren van het land. Toch bestaat er een tekort van ongeveer 280.000 woningen - en de tendens is stijgend. Om te voldoen aan de groeiende vraag moeten er tot 2030 jaarlijks 100.000 nieuwe woningen worden gebouwd. Tegelijkertijd wordt steeds meer aandacht besteed aan duurzaamheid. Als impuls voor de bouw van duurzame gebouwen stelt het Nederlandse kabinet de komende jaren ruim 2,3 miljard euro beschikbaar en stimuleert het innovatieve bouwmethoden zoals 3D-printen.

Welke kansen dit biedt voor samenwerking tussen Duitse en Nederlandse bedrijven en welk belang wederzijdse kennisuitwisseling heeft, werd door de deelnemers besproken tijdens het digitale Cross-Border Event: 3D-Printing & Digital Construction op 16 maart 2022.

3D-printprocessen in de bouw – praktijkvoorbeelden

De technologie van additive manufacturing heeft zich de afgelopen jaren zeer snel ontwikkeld. Aanvankelijk werden vooral kleinere voorwerpen geprint, maar nu kunnen met behulp van de printtechnologie ook woningen worden gebouwd. Dat niet ieder 3D-printen hetzelfde is, legde Stefan Neudecker van Verband 3D-Druck e.V. bij aanvang van het evenement uit: “In de bouwsector worden diverse processen gebruikt – afhankelijk  van het materiaal, het bouwproject en het toepassingsgebied. Hybride oplossingen, waarbij geprefabriceerde elementen worden gecombineerd met geprinte elementen, komen momenteel nog bijzonder vaak voor.” Roy Thyroff en Bastian Brenken van branchevereniging Composites United illustreren met praktische toepassingsvoorbeelden dat steeds meer materialen in 3D-printprocessen kunnen worden toegepast, bijvoorbeeld carbonvezels.

De voordelen ten opzichte van traditionele bouwmethoden

3D-printen biedt volgens Stefan Neudecker tal van voordelen ten opzichte van conventionele bouwmethoden. Als architect heeft hij uiteraard belangstelling voor de nieuwe ontwerpmogelijkheden die additieve vervaardiging met zich meebrengt. “Met behulp van 3D-printen kunnen meer organische en complexe structuren en patronen worden gemaakt die voorheen in deze vorm niet mogelijk waren.”

Een groot voordeel van additive manufacturing in de bouw is de tijdwinst en materiaalbesparing. “Het planningsproces van bouwprojecten kan aanzienlijk worden versneld, mits de processen en technologieën in kwestie goed op elkaar worden afgestemd. Er zijn dan minder stappen nodig van het begin van de planning tot de uitvoering," vervolgt Neudecker. Bovendien neemt de bouw minder tijd in beslag. “Veel bouwelementen zijn al van tevoren vervaardigd en hoeven alleen nog maar ter plaatse te worden gemonteerd.” Dit betekent dat er minder bouwmaterialen (bijv. steigers) hoeven te worden gebruikt en dus kosten kunnen worden bespaard.

Mogelijkheden van digitalisering in de bouwsector

Zoals geldt voor alle gebieden van het dagelijks leven, worden ook de bouwsector en het beheer van gebouwen steeds meer gedigitaliseerd. Gegevens over de werkelijke staat van veel gebouwen ontbreken echter vaak. Adrian Merkel van Framence wil dat veranderen met de Digital Twin-technologie. Met behulp van kunstmatige intelligentie creëert het bedrijf digitale 3D-modellen van gebouwen op basis van eenvoudige beelden. “De verkregen gegevens vereenvoudigen latere renovatie- en moderniseringswerkzaamheden." De technologie heeft zich echter ook bewezen in de woningbouw, zegt hij. Tijdens de pandemie konden bouwplaatsen dankzij de uitgebreide documentatie virtueel worden geïnspecteerd en kon de voortgang van de bouw worden gevolgd.

Ook Jonas Stamm van Molteo ziet digitalisering als de toekomst in de bouw. “Wij proberen de werknemers van de bouwbedrijven met behulp van onze software te ondersteunen bij de bouw- en personeelsplanning, de bouwdocumentatie en de urenregistratie." Hij is echter ook van mening dat digitalisering in de bouw alleen succesvol kan zijn als zij door werknemers wordt omarmd. “Ontwikkelaars van digitale oplossingen, zoals software, moeten daarom nauw samenwerken met bouwbedrijven en hen vertrouwd maken met de technologieën," aldus Jonas Stamm.

Instanties, bureaucratie, bouwbedrijven: Uitdagingen bij de toepassing van nieuwe technologieën

Veel bouwbedrijven zijn aanvankelijk terughoudend ten aanzien van digitalisering. Tobias Grün van voxeljet herkent de aarzelende houding van klanten. Om deze reden kiest het bedrijf voor een hybride aanpak. “Wij printen alleen bijzonder complexe elementen die door hun structuur of vorm moeilijk conventioneel te produceren zijn en integreren die in traditioneel gebouwde gebouwen. We willen de bestaande bouwmethoden dus niet vervangen, maar vereenvoudigen.”

Het project van André Baldauf heeft aangetoond dat het mogelijk is traditionele bouwbedrijven ervan te overtuigen nieuwe bouwmethoden, zoals 3D-technologie, toe te passen. In Lindau, Beieren, realiseerde hij 's werelds eerste gebouwuitbreiding met behulp van 3D-printing.

Daniel Weger van Ingenieurbüro Schiessl Gehlen Sodeikat was betrokken bij het project van André Baldauf. Hij ziet nog twee grote uitdagingen voor het grootschalige gebruik van 3D-printen in de bouw. Enerzijds zouden bouwprojecten waarbij gebruik wordt gemaakt van 3D-printing momenteel worden berekend en geëvalueerd op basis van de bouwnormen die zijn ontwikkeld voor traditionele bouwmethoden. Andere betonmengsels en constructiesoorten vallen hier niet eens onder. Anderzijds zijn de procedures ook nieuw voor de autoriteiten, met als gevolg dat vaak nog overredingskracht nodig is.

Tilman Mues van Duro3D is het daarmee eens: “Bureaucratische hindernissen en verouderde technologieën en opvattingen van bedrijven vormen nog steeds een probleem. Bovendien moeten onze projecten uiteindelijk ook economisch levensvatbaar zijn. De huidige ontwikkelingen en de opgedane ervaring met het proces tonen echter aan dat het mogelijk is. En dan biedt 3D-printen veel mogelijkheden.”

Kansen voor een duurzamere bouwsector

“Sleutel tot het succes van 3D-geprinte producten is de juiste technische implementatie,” vult Jan Schuboth van 3-D.services aan. “Wij werken momenteel aan de ontwikkeling van software en eigen algoritmen die zijn toegesneden op onze producten, zodat wij een hoge productkwaliteit kunnen garanderen.”

Herman Bolhuis van het Nederlandse 3D Makers Lab ziet grote kansen door optimalisatie in de toeleveringsketen en de uitwisseling van informatie in de industrie. “Of het nu gaat om het ontwerp, de certificering of IT. We zijn nog ver verwijderd van volwassen processen,” vat hij samen. “Grensoverschrijdende kennisoverdracht is hier de sleutel tot succes.” Voor de toekomst zou hij graag meer samenwerking tussen Duitse en Nederlandse bedrijven zien, evenals nauwere samenwerking tussen praktijk en onderzoek.

“De bouwbranche wordt als één van de grootste CO2-uitstoters beschouwd,” zegt Eckhard Wagner van HeidelbergCement. “Hoewel wij (HeidelbergCement, red.) wereldwijd in 60 landen actief zijn, spelen duurzaamheid en ‘lokaal ondernemen’ voor ons een grote rol. We horen vaak dat cement in de toekomst misschien niet meer zal worden gebruikt. Maar de mogelijkheden van duurzaam gebruik worden sterk onderschat.” Het bedrijf onderzoekt daarom de recyclingmogelijkheden van cement. “Er zijn al bedrijven die natuurlijke bouwmaterialen, zoals klei of stro, na gebruik recycleren en als meststof gebruiken. 3D-technologie biedt op dit gebied veel nieuwe mogelijkheden waar we nu waarschijnlijk nog niet eens aan denken," aldus Wagner.

Bovendien is ook het hergebruik van afzonderlijke geprinte elementen denkbaar. Freek Bos van de TU Eindhoven is daarom voorstander van het printen van losse onderdelen in plaats van volledige woningen, omdat dit de mogelijkheden voor meervoudig gebruik vergroot.

Vooruitzichten: Hoe ziet de toekomst van 3D-printing in de bouw eruit?

Hans Laagland van Witteveen + Bos heeft hoge verwachtingen van de nieuwe technieken: “De woningmarkt moet gered worden. Op dit moment moet je 1,5 jaar wachten op een huis in Nederland. Dit kan niet zo doorgaan." Dat de bouw zal veranderen, staat volgens hem vast. “Juist innovatieve technologieën bieden daartoe de kansen. We moeten de markt nu voorbereiden op wat komen gaat. En vooral meer werk maken van de technische uitvoering, zodat de plannen in de praktijk kunnen worden gerealiseerd. Code Development is het sleutelwoord.”

Veel blijven experimenteren, meent René Backx van MX3D. “Dit is de enige manier waarop we vooruitgang kunnen boeken en de mogelijkheden van additieve vervaardiging op het gebied van ontwerp, kosten en materiaalbesparing aan een breder publiek kunnen tonen en toegankelijk maken. Op lange termijn zal dit de bouwsector vooruit helpen.”

Jan-Peter Graumann van PERI benadrukt ook het belang van samenwerkingsverbanden binnen de sector: “Additive manufacturing is als technologie nog vrij jong en in ontwikkeling. Daarom is het zo belangrijk dat de bedrijven in de waardeketen, die allemaal hun specialismen en eigen expertise hebben, vanaf het begin nauw samenwerken aan de projecten.”

André Baldauf vat de toekomst van de bouw treffend samen: “Het doel van de bouwsector moet zijn om digitalisering en duurzaamheid samen te brengen. Additive manufacturing heeft naar mijn mening het potentieel om precies dat te doen.”

Grensoverschrijdende samenwerking als sleutel tot succes

“De markt verandert snel. 3D-printen bestaat nog niet zo lang en nu zijn we al in staat om huizen te printen,” zegt Kai Esther Feldmann, verkoopadviseur bij de DNHK. “Tegelijkertijd hebben we te maken met een extreem woningtekort en een verlangen naar een duurzamere bouw. Deze factoren bieden veel kansen voor innovatieve bedrijven uit Duitsland en Nederland.”

“Samenwerking is essentieel – de sleutel tot succes is een intensieve samenwerking tussen de twee landen op het gebied van kennisuitwisseling. Wij hopen dat wij met dit evenement daartoe hebben bijgedragen en nieuwe zakelijke contacten hebben kunnen leggen”, met deze woorden namen de moderators Kai Esther Feldmann en Aldo Lodder na ongeveer twee en een half uur afscheid van de deelnemers.

Ontmoet de Duitse delegatie

Klik op een bedrijf voor meer informatie:

• 3-D.Services: Systeemleverancier op het gebied van additive manufacturing
• Baldauf Gebäudedruck: Architectenbureau met 3D-betonprint ervaring in de bouw
• Composites United Bau: Netwerk voor vezelversterkte hoogwaardige materialen
• duro3D: Ontwikkelaar van 3D-printsystemen
• Framence: Softwareontwikkelaar voor fotorealistische 3D Digital Twins
• HeidelbergCement: Leverancier van bouwmaterialen, ontwikkelaar beton voor 3D-betonprinten
• Ingenieurbüro Schiessl - Gehlen - Sodeikat: Ingenieursbureau met uitgebreid 3D-print service pakket
• Molteo: Ontwikkelaar van app als digitale oplossing op de bouwplaats
• PERI: Toonaangevende leverancier van 3D-printing voor de bouwsector
• voxeljet: Ontwikkelaar van grootformaat 3D-printsystemen