Het Institute for Advanced Architecture of Catalonia (IAAC) heeft het 3D-printen van een nieuw koolstofarm bouwprototype voltooid met behulp van lokaal beschikbare grond en natuurlijke materialen. IAAC gebruikte een Crane WASP 3D-printer om het experimentele lichtgewicht gebouw te maken als onderdeel van een uitbreiding van de 3D-geprinte Earth Forest Campus van het instituut in het Collserola natuurpark in Barcelona. Het project is een belangrijke stap in de ontwikkeling van een duurzaam, nul kilometer en betaalbaar huisvestingsmodel.
WASP - Werelds Geavanceerde Spaarproject
WASP - World's Advanced Saving Project werd in 2012 opgericht in Massa Lombarda, Italië. Geïnspireerd door de pottenbakkerswesp, een wesp die zijn eigen potvormige nest van modder bouwt, ontwerpt en produceert WASP grootschalige 3D-printers die de mensheid ten goede komen. De 3D-printers van het bedrijf worden gebruikt in verschillende sectoren, waaronder huisvesting, energie, gezondheid en voedsel. Inkomsten uit de verkoop van WASP's printers worden geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling, met een focus op het verbeteren van de welvaart voor iedereen. WASP richt zich in het bijzonder op het printen van gezonde kleihuizen op menselijke schaal door gebruik te maken van de universele beschikbaarheid van aarde.
Kraan WASP 3D printer
Crane WASP, voor het eerst ontwikkeld in 2018, is een gezamenlijk 3D-printsysteem dat gebouwen kan bouwen van lokaal gewonnen natuurlijke materialen, landbouwafval en standaard bouwmaterialen. Het ontwerp herinterpreteert de archetypische bouwkraan vanuit een digitaal productieperspectief. De printer kan in verschillende configuraties worden opgebouwd, afhankelijk van het printgebied. Crane WASP kan werken met klei, lucht- en hydraulische kalk, cement, aggregaat en natuurlijke en polymere vezels.
Een betaalbare en duurzame huisvestingsoplossing
Een betaalbare huisvestingscrisis treft mensen in veel gebieden in de wereld. Een rapport van de Verenigde Naties benadrukt dat "1,6 miljard mensen over de hele wereld niet beschikken over adequate huisvesting en basisvoorzieningen". Er wordt verwacht dat dit kan oplopen tot drie miljard mensen in 2030. Na meer dan tien jaar onderzoek combineert IAAC en haar "Postgraduate in 3D Printing Architecture" programma een traditioneel materiaal met geavanceerde technologie om "een betaalbare en duurzame huisvestingsoplossing voor te stellen". Bovendien is 3D-printen waarbij aarde wordt gebruikt die ter plaatse wordt gewonnen een bijzonder duurzame bouwmethode, die in grote mate bijdraagt aan een circulaire economie.
Een visie op toekomstig wonen in een 3D-geprinte aardewijk:
3D-geprinte Earth Forest Campus
IAAC's onderzoek naar het nieuwe lichtgewicht bouwprototype in Collserola Natural Park werd versterkt door een recente samenwerking met het internationale architectenbureau Hassell. Het project was in eerste instantie een prototype (gefinancierd door Hassell) voor een aanstaand gemeenschapscentrumproject in Tanzania waarbij een op ware grootte geprinte muur werd ontwikkeld. IAAC breidde het aanvankelijke prototype vervolgens uit tot een paviljoen op ware grootte.
De eerste fase van IAAC's 3D Printed Earth Forest Campus kreeg de naam TOVA (voltooid in 2022 als onderdeel van het Postgraduaat in 3D Printing Architectuur) - het was het eerste 3D-geprinte gebouw in Spanje dat werd gebouwd met behulp van aarde en een Crane WASP. "De 3D Printed Earth Forest Campus is een architectonische interventie met een aantal afgesloten, overdekte en open ruimtes gemaakt van 3D-geprinte aarde die ook dient als een levend laboratorium voor het testen van nieuwe constructieve en architectonische oplossingen," legt IAAC uit. Het doel van het project is om een aantal ruimtes te creëren vanuit verschillende perspectieven en zo te laten zien hoe gebouwen zich kunnen aanpassen aan de behoeften van hun gebruikers.
De 3D-geprinte Earth Forest Campus is grotendeels opgebouwd uit natuurlijke materialen. Een natuurstenen fundering van vijftig centimeter zorgt voor stabiliteit en drainage. Boven de grond bestaat de eerste dertig centimeter van elke muur uit een stevige gestabiliseerde aarden basis, die het gebouw beschermt tegen overstromingen en regen. De basis werd ter plekke gegoten met behulp van een bekisting van aarde - dit werd later hergebruikt als materiaal voor het bedrukken van de muren. De dikte van de muur varieert van veertig tot zeventig centimeter, afhankelijk van het gewicht van de te dragen last en de mate van bescherming tegen zonnestraling die nodig is.
De aarden wallen worden gemaakt van materiaal dat slechts een paar meter van de locatie vandaan komt: de aarde wordt tot onder de 0,5 meter afgegraven om organische inhoud te vermijden; de aarde wordt gedroogd in de zon en vervolgens gezeefd om grote stenen te verwijderen; de aarde wordt gemengd met water, een organische vezel en natuurlijk enzym; het mengsel wordt vervolgens in de 3D-printer geperst. De muur wordt dagelijks geprint met een snelheid van 25 centimeter in hoogte, zodat hij niet instort door zijn gewicht - hij bereikt een hoogte van 2,5 meter in ongeveer tien dagen. Het houten dak wordt geïnstalleerd wanneer de muren gedeeltelijk droog zijn; het dak rust op en is verankerd aan de aarden wallen.
Het gebruik van 3D printen maakt een hoge mate van maatwerk in het ontwerp mogelijk. "Afhankelijk van hun positie binnen het project combineren de muren verschillende prestaties," zegt IAAC. "Ze zijn structureel, houden hun eigen gewicht en het gewicht van hun daken (mogelijk gebruikt in gebouwen met meerdere verdiepingen); ze fungeren als thermische barrières en vochtigheidsregelaars; ze omlijsten kleine openingen voor licht en uitzicht en regelen natuurlijke ventilatie." Geprinte muren zijn voor 50% hol en hun holtes kunnen worden gebruikt voor isolatie en de integratie van diensten.
TEIXIT
TEIXIT, de volgende fase van de 3D-geprinte Earth Forest Campus, breidt de campus uit met een lichtgewicht gebouw.
TEIXIT grenst aan TOVA en breidt het woon- en werkgebied van de campus uit. De constructie van het lichtgewicht gebouw beantwoordt aan de vraag "hoeveel daglicht kan er door een structurele aarden wal?". Aardwanden zijn meestal zowel dik als ondoorzichtig - 3D printtechnologie biedt flexibiliteit in het ontwerp, wat betekent dat een aardwand kan worden gebouwd met een hoge mate van porositeit die een gecontroleerde hoeveelheid licht doorlaat. Door één laag per keer aan te brengen, wordt een netwerk van 20 centimeter brede openingen gecreëerd.
TEIXIT is een open ruimte van 50 vierkante meter die bestaat uit drie in aarde geprinte muren - geprint in een periode van vier weken - die een houten dak ondersteunen. Spankabels, die door de binnenste holtes van de muren zijn gestoken, verankeren het dak aan de funderingen en zorgen voor een evenwicht tussen de opwaartse windkrachten. Het overhangende dak helpt de ongebakken lemen muren te beschermen tegen waterschade; er is ook een waterafstotende behandeling met organische olie toegepast.
De toevoeging van TEIXIT aan IAAC's 3D-geprinte Earth Forest Campus brengt het onderzoek van het instituut een stap dichter bij de ontwikkeling van een koolstofneutrale architectuur die is aangepast aan de behoeften van de gebruikers en het milieu.
