Royal HaskoningDHV, CEAD en DSM hebben een eerste prototype van een voetgangersbrug geprint op de grote CFAM 3D printer van CEAD. Als materiaal is Arnite van DSM gebruikt. Dit is een thermoplastische kunststof gevuld met korte glasvezels. De kunststof wordt tijdens het 3D printen verder versterkt met de continue glasvezels die de CEAD-printer meeprint. Dat maakt de voetgangersbrug sterk en duurzaam.

 

Maurice Kardas, Business Development Manager bij Royal HaskoningDHV, presenteert het project deze week tijdens het IABSE-congres dat in New York City (VS) plaatsvindt. Volgens hem luidt dit prototype een nieuw tijdperk in de bruggenbouw in.

 

Royal HaskoningDHV, CEAD en DSM presenteren composieten lichtgewicht voetgangersbrug

 

Paradigmaverschuiving in de bruggenbouw

“Deze samenwerking zorgt voor een paradigmaverschuiving in de manier waarop we denken over de vorm en functionaliteit van bruggen”, aldus Maurice Kardas. Bruggen van vezelversterkte kunststof (VVK) staan al langer bekend om hun langere levensverwachting en lagere levenscycluskosten in vergelijking met stalen bruggen. Bij dit prototype is voor het eerst gebruik gemaakt van een nieuwe 3D printtechnologie die door het Nederlandse CEAD is ontwikkeld. “Deze stelt ons in staat stelt om op grote schaal vezelversterkte thermoplastische onderdelen te printen. Samen met het nieuwe thermoplastische composietmateriaal luiden we een nieuw tijdperk van duurzaamheid in en verleggen we de grenzen van de functionaliteit van bruggen.”

 

Samenwerking CEAD en DSM

Om een 3D geprinte brug te kunnen bouwen, zocht Royal HaskoningDHV de samenwerking met CEAD en DSM. Het Delftse bedrijf heeft een jaar geleden een nieuwe 3D printtechnologie gelanceerd voor grootschalig printen met composietmaterialen. DSM is een van de eerste gebruikers van de printer. De voetgangersbrug is generatief ontworpen en daarna verder geoptimaliseerd. De combinatie van Arnite met het 3D printen van lange vezels zorgt voor betere mechanische eigenschappen. DSM en CEAD werken ook samen aan voorspellende modellering om materiaal en printproces te optimaliseren.

 

Voordelen vergeleken met staal en beton

Patrick Duis, Segment Leader Additive Manufacturing bij DSM: “Het gebruik van een materiaal als Arnite heeft enorme voordelen voor de bouw van bruggen. In plaats van traditionele materialen zoals staal of beton te gebruiken, kunnen deze bruggen veel duurzamer zijn en meer flexibiliteit bieden bij het ontwerpen met behulp van recycleerbare materialen.” Ontwerpen die voorheen moeilijk of zelfs onmogelijk waren, kunnen dankzij de 3D printtechnologie nu wel gerealiseerd worden.

 

3D geprinte brug

Door hol te printen met versterkingsribben kan het gewicht verder verlaagd worden.

 

Versnelling bouwproces

Maarten Logtenberg, CEO van CEAD: “3D-printen is in de loop der jaren sterk geëvolueerd. Dit prototype van deze 3D geprinte brug toont de enorme stappen die we zetten om de toekomst van deze industrie te veranderen.” Daar zorgt volgens hem niet alleen de versnelling van het bouwproces voor, ook het feit dat het productieproces goedkoper is en minder tijd vergt dan de huidige productiemethoden voor composieten. Juist voor dit soort toepassingen heeft CEAD de groot formaat 3D printer ontwikkeld.

 

Digital twin voor onderhoudsplanning

De drie partners zijn overigens een stap verder gegaan dan alleen het 3D printen van de brug. In de brug zijn sensoren geïntegreerd, waardoor uiteindelijk een digital twin van de brug wordt gecreëerd. De sensoren voorspellen het onderhoud, bewaken de veiligheid en zorgen voor realtime informatie over de onderhoudstoestand van de brug voor de planning van onderhoudswerkzaamheden.