3D betonprinten moet tot revival Structurele Efficiency leiden
Vertico 3D print 102 hexagonale stenen voor 4,5 meter brede koepel
Samen met de Technische Hochschule Lübeck en bouwmaterialenleverancier Sika heeft Vertico een paviljoen 3D geprint dat bestaat uit een koepel van 102 in elkaar grijpende stenen. De diameter van de koepel is ongeveer 4,5 meter. In de koepel worden eeuwenoude constructieprincipes maar dan wel gedigitaliseerd, gecombineerd met 3D printen als productietechnologie. Dit moet tot een revival van Structural Efficiency leiden.
De algemene vorm van de structuur is ontstaan uit een generatief designproces om met de rekenkracht van een computer op basis van structurele simulaties een schelpstructuur te genereren waarvan de elementen puur door druk op hun plaats worden gehouden. De geometrie van de schaal is opgedeeld in vlakke, zeshoekige tegels om efficiënt printen op een vlak printbed mogelijk te maken. De vlakvulling vereenvoudigt ook de verbindingsnaden tussen individuele stenen.
Andere manier van construeren en 3D printen zorgen voor efficiënter materiaalgebruik
Andere manier van kromming genereren
Terwijl traditioneel metselwerk kromming genereert door taps toelopende mortelvoegen tussen uniforme stenen, wordt de kromming van de hexaschaal gegenereerd door de individueel hellende omtrek van elke zeshoekige steen. De kromming van de algehele vorm in elke steen resulteert in parallelle tussenruimten tussen de stenen. Het paviljoen heeft als doel structureel efficiënt ontwerpen nieuw leven in te blazen. De koepel is voor het eerst aan de buitenwacht getoond op de Nordbau 2023, Noord-Europa’s grootste compacte beurs voor de bouw in Neumünster, Sleeswijk Holstein.
Efficiënter materiaalgebruik
Het design is gemaakt door professor Herrmann en professor Spaeth van de Technische Hochschule Lübeck (D). Beiden zijn pioniers op het gebied van computional modelleren en digitaal constructief ontwerpen. Vertico heeft alle 102 afzonderlijke stenen van het paviljoen 3D-geprint binnen twee dagen. Door de stenen te 3D printen in beton, kon de vorm kosteneffectief worden gemaakt met efficiënt gebruik van materialen. Het paviljoen maakt gebruik van materiaal waar dat het meest efficiënt is door het buigmoment in het ontwerp te elimineren en beton te gebruiken voor compressie en staal voor trekkracht. Dit is gericht op een toekomst waarin wellicht strategische materiaalselectie zal plaatsvinden om het materiaalgebruik te minimaliseren en de levensduur en sterkte van een constructie te verbeteren.
Ontwerp voor demontage
Afwijkend van de conventionele “bouwen en slopen” benadering, is dit paviljoen ontworpen met het oog op de toekomst. Het wordt na de beurs gedemonteerd om later op een andere locatie weer op te bouwen. Deze toewijding aan Design for Disassembly vermindert niet alleen de hoeveelheid afval, maar toont ook een duurzame benadering van constructie. Aangezien de naden tussen de stenen alleen onderhevig zijn aan drukkrachten, wordt de mortel enkel gebruikt om toleranties te compenseren. Daarom zijn de contactoppervlakken van de stenen bedekt met een niet-klevend middel om de potentiële overdracht van trekkrachten te elimineren en om de demontage te vergemakkelijken.
