Het gebruik van 3D printen in de architectuur neemt snel toe nu architecten, academici, ingenieurs en bouwkundigen steeds meer toepassingen vinden voor deze technologie. Of 3D printen al dan niet een revolutie in de industrie teweeg zal brengen is een onderwerp van gesprek - zoals elke technologie heeft het zijn voorstanders en critici.
3D printen, ook bekend als "additive manufacturing", is vergelijkbaar met de ooit alomtegenwoordige inkjetprinter. De inkjet maakt tekens en afbeeldingen door inktdruppels op een gecontroleerde manier op papier te spuiten. Op een vergelijkbare manier "print" of legt de 3D-printer een materiaalmengsel in lagen en maakt zo een fysiek object van een driedimensionaal digitaal model. De lagen worden gecontroleerd en talloze keren herhaald tot het object klaar is.
Het gebruik van 3D printtechnologie in de architectuur en bouw resulteert in een hoge mate van nauwkeurigheid en efficiëntie. Het iteratieve proces bespaart tijd en verlaagt de kosten, met bijvoorbeeld minder materiaalafval. 3D printen stelt architecten in staat om nieuwe ideeën te ontwikkelen en om op nieuwe manieren te experimenteren met verschillende materialen - het biedt een hoge mate van flexibiliteit in vergelijking met traditionele bouwtechnieken. De technologie vindt steeds meer toepassingen, van de bouw van woningen, met name duurzame woningen, tot diverse infrastructurele projecten.
De onderstaande projecten belichten een reeks prestaties en toepassingen op het gebied van 3D-printen.
1. TECLA
TECLA - een portmanteau woord dat technologie en klei combineert - is een 3D-geprint prototype van een woning die een verbinding oproept tussen het verleden en de toekomst. TECLA is het eerste eco-duurzame woningprototype dat 3D-geprint is met behulp van ruwe aarde en is een samenwerking tussen Mario Cucinella Architects en WASP (World's Advanced Saving Project). Het prototype, waarvan de vorm is geïnspireerd op de pottenbakkerswesp, is het resultaat van onderzoek naar traditionele bouwpraktijken, klimaatstudies en bioklimatologische principes. TECLA biedt oplossingen voor noodsituaties op het gebied van huisvesting over de hele wereld. Lees meer over TECLA in dit Detail-artikel op Archello.
Project Milestone" in Eindhoven is een samenwerking tussen architectuurstudio Houben / Van Mierlo Architecten, ontwikkelaar en bouwer Van Wijnen, de Technische Universiteit Eindhoven en de gemeente Eindhoven. Het project wordt omschreven als "de eerste bewoonbare 3D-geprinte woningen ter wereld" en omvat vijf woningen. Het eerste huis, "Het Eindhovense huis" (foto), werd in april 2021 opgeleverd. Met zijn futuristische ontwerp "geeft de 3D-printtechniek vormvrijheid, waar traditioneel beton erg vormvast is", zegt Van Wijnen.
3. Chicon House
Chicon House was "het eerste toegestane 3D-geprinte huis in de Verenigde Staten", aldus bouwtechnologiebedrijf ICON. Het huis van 32,5 vierkante meter werd in 47 uur geprint, verspreid over meerdere dagen, met behulp van de eerste generatie Vulcan-printer. Het project, een samenwerking tussen ICON en de Amerikaanse non-profit organisatie New Story, is opgezet met een speciale focus op het bieden van huisvesting in gebieden in ontwikkelingslanden. De Vulcan printer "is ontworpen om te werken onder de beperkingen die gebruikelijk zijn op plaatsen als Haïti en het platteland van El Salvador, waar stroom onvoorspelbaar kan zijn, drinkbaar water geen garantie is en technische hulp schaars is", aldus ICON.
4. Ashen Cabin
De Ashen Cabin in Upstate New York, ontworpen door HANNAH Design Office, is onderdeel van een reactie op de invasieve Emerald Ash Borer, een kever die een vernietigende invloed heeft op inheemse essenbomen. Het prototype van de hut maakt gebruik van robotica en 3D-printing bij de constructie van hout en beton. "Door zeer nauwkeurig 3D-scannen en robotgebaseerde fabricagetechnologie te implementeren, wordt [het] aangetaste 'afvalhout' getransformeerd in een overvloedig beschikbaar, betaalbaar en duurzaam bouwmateriaal", aldus HANNAH. Het 3D-geprinte beton "vereist geen bekisting en gebruikt de absolute minimale hoeveelheid beton in het productieproces", aldus de studio. 3D-printen maakt bekisting overbodig en helpt de CO2-uitstoot te verminderen.
Deze 3D-geprinte Urban Cabin van DUS Architects is ontworpen als een klein toevluchtsoord. Het gebouw staat in Amsterdam en maakt deel uit van het 3D Print Living Lab van DUS Architects, een onderzoeksproject dat het gebruik van compacte en duurzame woningen in stedelijke omgevingen onderzoekt. De cabine is volledig 3D-geprint van bioplastic - het materiaal is volledig recyclebaar en kan opnieuw worden geprint.
De Dolce Gusto Neo winkel in São Paulo (ook bovenste afbeelding) is het eerste 3D-geprinte biologisch afbreekbare gebouw in Latijns-Amerika. De vorm, ontworpen door Estudio Guto Requena, werd algoritmisch gegenereerd. De geprefabriceerde structuur is gemaakt van gelijmd gelamineerd hout (Glulam/GLT) en bedekt met een biologisch afbreekbare gipsshell. De tijdelijke structuur is een voorbeeld van regeneratieve architectuur en wordt na ongeveer twee jaar ontmanteld: het hout wordt gerecycled en het gips wordt vermalen en gebruikt als meststof voor de landbouw.
7. LEI House 3D Printed Pavilion
Dit paviljoen, ontworpen door AZL Architects, op de binnenplaats van LEI House in Tonglu, Zhejiang, China, is opgebouwd uit doorschijnende 3D-geprinte PLA-stenen. PLA, of polymelkzuur, is een plantaardig, biologisch afbreekbaar plastic dat populair is bij 3D printen vanwege de printbaarheid en veelzijdigheid.
8. Striatus Masonry Footbridge
Striatus, een boogvormige 3D-geprinte brug van metselwerk in Venetië, Italië, is een samenwerking tussen de Block Research Group aan de ETH Zürich, de Computation and Design Group van Zaha Hadid Architects en bouwmaterialen- en aggregatenbedrijf Holcim. De brug bestaat uit 3D-geprinte betonblokken die zonder mortel in elkaar zijn gezet. "Beton wordt geprint in lagen loodrecht op de belangrijkste structurele krachten om een 'gestreepte', alleen drukkende, funiculaire structuur te creëren die geen wapening nodig heeft", aldus Zaha Hadid Architects.
9. MX3D Bridge
De MX3D Brug in Amsterdam, ontworpen door Joris Laarman Studio in samenwerking met Arup en gerealiseerd door MX3D, is een 12 meter lange, 3D-geprinte brug van roestvrij staal. In dit project "komen computationeel ontwerpen en 3D-printen samen om zowel het ontwerp- als het productieproces te stroomlijnen, waardoor ontwerpers meer [vormvrijheid] kunnen verkennen en de levertijd korter wordt", aldus Arup.
De tramhalte Výstaviště in Praag is ontworpen en gerealiseerd door So Concrete. De structuur werd 3D-geprint met behulp van ultra high-performance beton (UHPC) en de basisvorm was binnen 24 uur klaar. "De eigenschappen van UHPC maken het mogelijk om zulke subtiele zelfdragende constructies te maken met een minimale hoeveelheid staal," zegt So Concrete. "Robot 3D-printen [maakt het mogelijk om] complexe vormen te produceren zonder gebruik te hoeven maken van mallen of bekisting."
