Hybride 3D-printen voor bouwonderdelen

28 februari 2018

Combinatie van 3D-printen en gieten

Engineeringfirma Arup (onder andere bekend van het Sydney Opera House) probeert de grenzen van alternatieve productietechnieken voor de bouwsector te verleggen, met een focus op generatief ontwerp en 3D-metaalprinten. Generatief ontwerp is een rekenkundige ontwerpbenadering die lichtgewicht, maar zeer complexe structuren genereert. Het gebruik van 3D-printen kan hierbij een oplossing bieden.

Door de redactie

Een van de 1200 vormen die werd gecreëerd met de hybride 3D-printtechniek.

Ondanks dat Arup al enige tijd het potentieel van 3D-metaalprinten onderkende, werd de techniek nog niet volledig gebruikt in de bouwsector omdat de implementatie ervan moeilijkheden ondervond. De bouwkamers van de 3D-printers zijn klein, de productie gaat langzaam en de kosten zijn hoog. Bovendien is er nog een grote hindernis op het gebied van regelgeving: bouwveiligheidsnormen staan 3D-geprinte onderdelen nog niet toe op kritische posities. 

Om de problemen rondom het gebruik van 3D-geprinte onderdelen op te lossen, werkte Arup samen met 3Dealise om een hybride productiemethode voor generatieve ontwerpen te testen, gebruikmakend van zowel 3D-printers als traditionele technologie. 3Dealise gebruikte hierbij een industriële 3D-zandprinter om een zandvorm te printen en werkte daarna met een gieterij om een gietstuk te produceren. Deze aanpak combineert voordelen van 3D-printen, zoals ontwerpvrijheid, korte levertijd en digitale nauwkeurigheid, met voordelen van traditionele technologie, zoals capaciteit om grote producten te produceren en goedkeuring door regelgeving.
Vanwege de complexiteit van het generatieve ontwerp van het knooppunt, zouden conventionele benaderingen voor het zandvormontwerp niet werken. Daarom heeft 3Dealise een geheel nieuwe aanpak van vormontwerp ontwikkeld. Als gevolg daarvan moesten ook procesveranderingen in de andere productiestappen worden ontwikkeld en geïmplementeerd. 

Unieke vormen
Met de productiemethode van 3Dealise werden 1600 knooppunten gemaakt voor een bouwproject van Arup. Hierbij werden maar liefst 1200 unieke vormen ontworpen en gecreëerd. Dankzij de generatieve ontwerpaanpak werd een gewichtsvermindering van 75 procent bereikt in vergelijking met traditionele ontwerpen. Dankzij de hybride 3D-printaanpak konden de 1600 knooppunten bovendien binnen enkele weken worden geleverd én voldeden ze aan alle veiligheidsnormen.
Salomé Galjaard van Arup is dan ook tevreden over het project: “Er is een interessante verschuiving aan de gang; waar in eerste instantie de focus lag op het printen van eindproducten, wordt nu 3D-printen eerder in het productieproces toegepast met als doel om de grootste vormvrijheid te creëren, zonder de grenzen die nu aan de productie gesteld worden.” 

Kostenvoordeel
Roland Stapper, CEO van 3Dealise, denkt dat het project heeft bewezen dat de hybride 3D-printbenadering werkt: “Er zijn eigenlijk twee belangrijke punten die dit project benadrukt: Ten eerste is deze manier van hybride 3D-printen zowel technisch als economisch haalbaar voor de productie van generatieve ontwerpen in de bouwindustrie. In de tweede plaats biedt deze technologie een enorm kostenvoordeel ten opzichte van direct 3D-metaalprinten, met name voor grotere producten. 3D-Printen wordt vaak geassocieerd met relatief kleine producten, maar de voordelen van 3D-printen zijn ook kosteneffectief beschikbaar voor een hele klasse van grotere en zwaardere metalen producten in kritische dragende posities.”

Comments are closed.