Nieuws

3D-metaalprinten van bouwconstructies

Het Amsterdamse MX3D werkt met Takenaka uit Japan samen aan het ontwerpen en produceren van connectoren met behulp van gerobotiseerd 3D-metaalprinten. Deze verbindingsstukken voor bouwconstructies zijn hol en op maat gemaakt. Ze worden in laagjes rvs geprint met behulp van wire arc additive manufacturing (Waam) en vervolgens met cement gevuld voor extra sterkte. Zo is minder materiaal nodig en zijn vrijere vormen mogelijk.

Het project met het Japanse architectuur-, engineering- en constructiebedrijf begon in 2019.

MX3D, dat het meest bekend is van het 3D-printen van een rvs brug voor Amsterdam, heeft ook een metalen robotarm en een aluminium fietsframe (voor de Arc Bike II) 3D-geprint.

Ontwerp en productie automatiseren

Doel van dit project is om het ontwerp en de productie van connectoren voor grote, complexe constructies in de bouw te automatiseren. Nu de complexiteit van bouwconstructies steeds meer toeneemt en vakkrachten steeds minder beschikbaar zijn, is een dergelijke innovatie in de bouw noodzakelijk, geven beide partijen aan.

(foto’s: MX3D)

De serie connectoren werd als eerste prototype geprint in duplex rvs. Deze legering heeft goede mechanische eigenschappen en uitstekende corrosiebestendigheid, dus ideaal voor constructieve ontwerpen.

Holle structuur, kern van cement

De holle structuur van elke connector (nettogewicht 40 kg) wordt gevuld met 2,5 liter cement (waarna het 45 kg weegt). De rvs is sterk en veilig genoeg om de buig- en trekkrachten op te vangen, terwijl de kern met cement het buigen van het rvs vertraagt of voorkomt.

De holle rvs-constructie wordt geprint met de gepatenteerde MX3D-technologie MetalXL die het in lagen opbouwen van grote metalen onderdelen mogelijk maakt.  

Digitale controle over ontwerp en productie

De gebruikte methode zorgt voor een volledige digitale controle over het ontwerp en de productie van de connectoren. Ook is het sneller en goedkoper.

Het biedt grote logistieke voordelen en kan goed geïntegreerd worden met BIM. Bouwwerkinformatie-model BIM maakt bij het ontwerp en de bouw gebruik van 3D-modellen als digitale informatiedrager en representatie van het werkelijke pand.

‘Succesvolle testen’

De geprinte connectoren zijn vervolgens onderworpen aan destructieve en niet-destructieve testen. Nu blijkt dat de testen succesvol zijn verlopen.

De connectoren tonen sterke en consistente prestaties op het gebied van mechanische en materiaaleigenschappen. Trekproeven, vermoeiingstesten en knikproeven die op de connectoren werden uitgevoerd, lieten volgens de bedrijven overtuigende resultaten zien.

CT-scans toonden aan dat de binnenkant dicht en stevig was. Bovendien bevestigen drukproeven het duidelijke effect van cementvulling op de knikweerstand en de eindsterkte.  Dit maakte de weg vrij voor certificering.

Ongeveer zelfde sterkte

Een 4 mm dikke connector gevuld met cement blijkt ongeveer dezelfde sterkte te hebben als een 8 mm dikke connector (2,2 kN tegenover 2,3 kN), waardoor 50% minder materiaal nodig is.

Dit maakt dat 3D-metaalprinten voor dergelijke verbindingen niet alleen meer vormvrijheid biedt, maar ook nog eens voordeliger is.

3D-metaalprinten relevant voor de bouw

De materiaaleigenschappen en mechanische testen bereikten de gewenste specificaties en consistentie. Daarmee wordt de relevantie van gerobotiseerd 3D-metaalprinten met Waam voor de architectuur, engineering en constructie aangetoond, aldus het project.

Na de succesvolle productie en de goede testresultaten, willen de partners een of meerdere versies van de verbindingsstukken op ware grootte in een daadwerkelijk bouwproject implementeren.

Bekijk een video van het project

Lees ook:

RamLab: toepassen 3D-printen voor MKB (25 juni 2020)

3D-printer voor reuze-objecten (11 oktober 2019)

3D-geprinte brug blikvanger voor Amsterdam (vakblad Metaal Magazine, december 2017, p.21-23) (premium)

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven