bron en foto: UGent

Onderzoekers van de universiteit Gent hebben op laboschaal een brug geprint met de kleinst mogelijke hoeveelheid beton. Deze vormoptimalisatie werd gecombineerd met een optimaal verloop van de staalkabel onderaan in de brug om de spanningen in de brug zo laag mogelijk te houden. Een dergelijke afgewogen combinatie van materialen en spanningen is misschien wel de mooiste belofte van de 3D printtechnologie, die nog maar zelden werd gedemonstreerd.

Betonnen bruggen werden al eerder geprint op grotere schaal, zoals de fietsersbrug in Gemert (Nederland) in 2017. Daarbij werden prismatische betonnen elementen eerst afzonderlijk geprint, vervolgens op hun zijkant gelegd en uiteindelijk tegen elkaar aan gespannen met stalen kabels. Dergelijke techniek komt wel vaker voor in traditionele bruggenbouw maar dan worden de betonnen prisma’s typisch eerst gestort in een bekisting. Die omslachtige tussenstap is dus niet langer nodig.

Eén van de grote voordelen van 3D-printen is de vrijheid om allerhande glooiende vormen te creëren. Dat is esthetisch wel leuk maar het laat ingenieurs ook toe om beton enkel te plaatsen waar het echt nodig is. Op die manier beperk je het materiaalverbruik en de bouwtijd wat zowel een ecologisch als economisch voordeel oplevert. De onderzoekers vertrokken van een 3D-model van de brug en lieten algoritmes zoeken naar de brugvorm die zo weinig mogelijk materiaal verbruikt. Dit blijkt niet de alom bekende logge balkvorm te zijn. Het uiteindelijk topologisch geoptimaliseerde model werd vervolgens naar de betonprinter gestuurd.

De betonprinter brengt het 3D model tot leven (links) – Een optimale brugvorm die zo weinig mogelijk beton verbruikt. Ook het traject van de kabel werd mee geoptimaliseerd (rechts)

Tijdens het printen van de brug voorzagen de onderzoekers onderaan in de brug ook een uitsparing waar nadien een kabel door getrokken werd. Na uitharding van de brug werd deze kabel voorzichtig aangespannen zodat het gewicht van de brug en de toekomstige belasting geen trekspanningen veroorzaken in het beton, want daar is beton slecht tegen bestand. Deze slimme techniek zorgt er ook voor dat er minder beton nodig is om alle krachten op te nemen en dankzij 3D-printen kan die materiaalbesparing nu ook echt in praktijk gebracht worden.

Het printen van een betonnen brug op laboschaal past binnen het onderzoek van de vakgroep Bouwkundige Constructies omdat het toelaat om de verschillende facetten van deze nieuwe technologie te onderzoeken. De vakgroep is er zich van bewust dat deze technologie toekomstpotentieel heeft en zet daarom verschillende onderzoekers in op belangrijke deelaspecten van de 3D-printtechnologie. Zo wordt er onder meer onderzocht welke betonsamenstelling het gewenste vloeigedrag combineert met de vereiste mechanische eigenschappen van het verharde element.

LAAT EEN REACTIE ACHTER

Please enter your comment!
Please enter your name here