Boris van Zonneveld
De gemeente Alphen aan den Rijn heeft een primeur: de eerste 3D-geprinte composietbrug van Europa is geplaatst. Bijzonder is dat het gebruikte materiaal gerecycled is en ook weer gerecycled kan worden.
Gemeentes en overheden kloppen zich nogal eens op de borst als ze circulair bezig zijn, maar gebouwen, bruggen en wegen worden vaak nog gewoon gebouwd zoals altijd. Zo niet in Alphen aan den Rijn: daar is nu de eerste circulaire 3D-geprinte composietbrug van Europa geplaatst. De brug is geschikt voor voetgangers en fietsers en is de eerste van 24 kleine bruggen die de komende jaren in de gemeente worden vervangen. De drijvende kracht erachter is een samenwerkingsverband van Den Ouden Groep, aannemersbedrijf Damsteegt, Composite Structures en 10XL. Die laatste is verantwoordelijk voor het 3D-printen en de materiaalontwikkeling.
‘Onderhoudsvrije en goedkopere bruggen zullen de standaard worden, waarbij tijdens het ontwerp al rekening wordt gehouden met 3D-productie en detailintegratie’, vertelt Joep Grapperhaus, CTO van 10XL. ‘Een brug is natuurlijk geen wegwerpartikel, waardoor het duurzame aspect minder belangrijk is dan bij verpakkingen, maar een brug heeft wel volume én die van ons is gemaakt uit afval.’
De uitdaging was om draagkrachtig materiaal te vinden dat 50 jaar blootgesteld kan worden aan weer en wind. ‘Het werd een combinatie van industrieel en consumentenafval, dat je kunt opkopen. Wij krijgen het binnen als vlokken of korrels. Als de brug vernieuwd moet worden kun je het gebruikte materiaal weer versnipperen en hergebruiken.’
Het gaat om een thermoplastisch kunststof dat bij verhitting zacht wordt. ‘Het is eigenlijk plastic, dat composiet genoemd mag worden omdat er vezel in zit. Daar voegen we additieven aan toe om het proces beter beheersbaar te maken. Dat mengsel gieten we in de 3D-printer, waarin het omgesmolten wordt en als pasta uit de spuitmond van de printer komt. Doordat de robot beweegt en de pasta laagje voor laagje in een vorm legt, printen we de brug.’
10XL startte een paar jaar geleden met het ontwikkelen van 3D-printers. ‘Wij gebruiken gebruikte industriële robots uit de automobielindustrie,’ zegt Grapperhaus. ‘Die zijn voor onze toepassingen meer dan voldoende en soms wel acht keer zo goedkoop als nieuwe. Die koppelen we aan gebruikte extruders.’
Een extruder is een grote machine van 3 m lang en 1 m hoog, waar een schroef doorheen loopt. ‘Rechts gaan de korrels erin en links komen ze er gesmolten uit, en dat onder hoge druk. Het materiaal wordt door een slang geperst die uitmondt in de nozzle, de spuitmond, die wordt vastgehouden door de robot. Terwijl het materiaal uit de spuitmond komt beweegt de robot in de baan die wij hebben getekend met onze software. De robot stuurt ook de materiaaltoevoer aan vanuit de extruder.’
De software speelt een bepalende rol in het proces. ‘We gebruiken open source en bestaande softwarepakketten. Met CAD software zoals Sketchup tekenen we de 3D-geometrie. De 3D-tekening gaat door een 3D-slicer, die het object in laagjes hakt en per laagje bekijkt wat de printbaan wordt. Tot slot wordt de instructieset met gegenereerde code, de G-Code, met een post processor vertaald voor de robot. Dan weet die wat hij moet doen.’
