NieuwsHuizen 3D-printen

Huizen printen met grond uit eigen tuin − of op Mars − stap dichterbij

Gebouwen optrekken uit de aarde om je heen, zonder dat er hoeft te worden gesleept met bakstenen of beton. Een Texaanse onderzoeksgroep probeert dit werkelijkheid te maken met een 3D-printer.

Digitale foto van 3D-geprinte klei-composiet.Beeld Mehdi FarahBakhsh en Negar Kalantar

Lokale grond als bouwmateriaal, zodat je geen beton hoeft te produceren en transporteren: wetenschappers van A&M Texas University zien dat als een nieuwe mogelijkheid. Met lokale grond maken ze een nieuw bouwmengsel waarmee 3D-printers kunnen printen, blijkt uit een presentatie op het virtuele congres van de American Chemical Society.

De vondst is interessant omdat de betonproductie naar schatting wereldwijd verantwoordelijk is voor zo’n 5 procent van de totale menselijke CO2-uitstoot. Het lokale materiaal – dat wordt gecombineerd met natuurlijke stoffen – is volgens de onderzoekers een duurzamer alternatief. Beton is maar voor een klein deel te recyclen, waardoor er voor elk bouwproject nieuw beton nodig is. De productie en het transport hiervan zijn vervuilend. Het nieuwe bouwmengsel heeft geen transport nodig en wordt milieuvriendelijker gemaakt.

Aan de hand van digitale 3D-bouwtekeningen bouwt een 3D-printer bouwmaterialen, zoals beton, met een soort slagroomspuit laag voor laag op. Deze technologie kan materiaal en energie besparen, maar vereist nog steeds vaak beton. 

‘Vroeger gebruikten we lokale grond om mee te bouwen’, vertelt hoofdonderzoeker en promovendus Aayushi Bajpayee, ‘we wilden eigenlijk terug in de tijd en uitzoeken of lokale grond printbaar is.’ Inmiddels heeft het Amerikaanse onderzoeksteam in het wetenschappelijk tijdschrift Frontiers in Materials bewezen dat het kan: met lokale grond, uit de tuin van een collegaonderzoeker, printten ze een twaalf centimeter hoog geometrisch kunstwerk.

Elk type grond

Wel is de tuingrond van de Texaanse onderzoekers misschien harder, brokkeliger of natter dan bijvoorbeeld de Nederlandse grond. De onderzoekers willen toewerken naar een chemische toolkit waarmee ze gemakkelijk elk type grond kunnen transformeren in een printbaar materiaal. ‘Als we nog drie uiteenlopende grondsoorten printbaar kunnen maken, hebben we een groot deel van alle mogelijke eigenschappen van grond al gehad. Dan is het daarna gemakkelijk om elk type grond aan te passen om te printen’, vertelt Bajpayee telefonisch vanuit Texas.

Om de tuingrond door de printer te kunnen laten gaan, ontwikkelden de onderzoekers een mix van natuurlijke stoffen die de grond een slagroomachtige structuur geeft. Met dit materiaal printten ze een paar eerste vormpjes. Ze zagen al snel dat er scheurtjes in het materiaal ontstonden. ‘Het materiaal absorbeert water, en zodra het water verdampt ontstaan er scheurtjes. Net zoals dat gebeurt bij een opgedroogd gezichtsmasker. Als oplossing voegden we stoffen toe die voorkomen dat het materiaal water opneemt. Hierdoor werd het materiaal twee keer zo sterk.’

Het materiaal is nog niet stevig genoeg om beton te vervangen, maar de onderzoekers zijn positief. Bajpayee: ‘Het gaan niet binnen een jaar gebeuren, maar binnen tien jaar hebben we zeker een duurzaam bouwmateriaal voor de 3D-printer.’ 

Mars

Naast duurzaam is het ook praktisch: ‘Met deze lokale materialen kunnen we gemakkelijk bouwen op plekken waar we moeilijk kunnen komen, zoals oorlogsgebieden of gebieden waar een orkaan huizen heeft verwoest.’ Een andere opmerkelijke toekomst zien de wetenschappers in de ruimte: ‘Er is een samenwerking met Nasa gepland om te kijken of we buitenaardse grondstoffen ook kunnen gebruiken in 3D-printers. Daarmee zou Nasa kunnen gaan bouwen op Mars of de maan.’

‘Unieke en interessante aanvulling op de 3D-printtechnologie’, zegt docent en hoofd van het Laboratory for Additive Manufacturing in Architecture van de TU delft Paul de Ruiter. Met 3D-printtechnologie zoeken onderzoekers hoe ze één materiaal verschillende eigenschappen kunnen geven door de vorm aan te passen. Zo krijgt een draagmuur een massieve opvulling, terwijl isolatiemateriaal een luchtigere vorm heeft. ‘Dit onderzoek kijkt of we de materialen ook verschillende eigenschappen kunnen geven door de chemische verbinding in het materiaal te veranderen.’

Lokale grond als bouwmateriaal gebruiken, ziet De Ruiter wel zitten: ‘Dan is er altijd genoeg materiaal in de buurt zonder milieuonvriendelijk productieproces. Met het oog op duurzaamheid is de huidige betonproductie niet houdbaar meer. De bouw gaat in de toekomst hoe dan ook veranderen en deze ontwikkelingen in duurzame materialen en 3D-printtechnologie zijn daar belangrijk voor.’ 

Lees ook: Dit 3D-geprinte vergadercentrum moet een revolutie in de bouw dichterbij brengen
De toekomst waarin het kinderspel is om huizen in de wildste vormen te bouwen, komt steeds dichterbij. In het Gelderse Teuge vloeide een vergadercentrum uit een 3D-printer. ‘De techniek stapt nu de praktijk in.’

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden