IM20185NL

Nummer 5 2018

Mobiele fabriek voor circulair beton Polymeercoating verkoelt stad SUREbridge HoMe: Hout-metaalschuim voor lichtgewicht constructies Eerste grootschalige architectuuurproject met 3D-zandprinten RE3 Glass

EEN

UITGAVE

VAN

SJP

UITGEVERS

INHOUD Innovatieve Materialen is een vaktijdschrift over ontwikkelingen op het gebied schrift gericht op de civieltechnische sector en bouw. Het bericht over ontwikvan duurzame, innovatieve materialen kelingen op het gebied van duurzame, inen/of de toepassing daarvan in bijzondenovatieve materialen en/of de toepassing re constructies. daarvan in bijzondere constructies.

Innovatieve Materialen werkt nauw samen met Stichting MaterialDesign Innovatieve Materialen is een uitgave van Civiele Techniek, onafhankelijk vaktijdUitgeverij schrift voor civieltechnisch SJP Uitgevers ingenieurs werkzaam in de grond-, weg- en waterbouw en verkeerstechniek.

Postbus 861 4200 AWopen Gorinchem De redactie staat voor bijdragen tel. (0183) 66 daartoe 08 08 contact van vakgenoten.

U kunt e-mail:opnemen info@innovatievematerialen.nl met de redactie. www.innovatievematerialen.nl

Hoofdredactie: Gerard van Nifterik

Uitgeverij

Advertenties

SJP Uitgevers Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl Postbus 861

4200 AW Gorinchem Een digitaal abonnement tel. (0183) 66 08 08in 2019 (6 uitgaven) kost € 39,50 (excl. BTW) e-mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl KIVI-leden en studenten: € 25,- (excl. BTW) Een papieren abonnement in 2019 kostRedactie: € 65,- (excl. BTW) Zie ook:Bureau www.innovatievematerialen.nl Schoonebeek vof Hoofdredactie: Niets uitGerard deze uitgave mag worden van Nifterik verveelvuldigd en of openbaar worden door middel van herdruk, fotokopie, microfilm of op welke wijze dan ook, zonderAdvertenties voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl

Innovatieve Materialen platform:

Een digitaal abonnement in 2016 ir. Fred Veer, Ir. Rob (6Dr.uitgaven) kost €prof.

25,00 (excl.Nijsse BTW) (Glass & Transparency Research Group, TU Delft), dr. Bert van Haastrecht prof. Wim Poelman, dr. Ton Zie(M2I), ook: www.innovatievematerialen.nl Hurkmans (MaterialDesign), prof.dr.ir.

Jos Brouwers, (Faculteit Bouwkunde, Leerstoel Bouwmaterialen, TU Niets uit deze uitgave mag worden Eindhoven), prof.dr.ir.

Jilt Sietsma, verveelvuldigd en of openbaar worden (4TU.HTM/ Werktuigbouwkunde, door middel van herdruk, fotokopie, miMaritieme Techniek Technische crofilm of op welke wijze&dan ook, zonder Materiaalwetenschappen, 3mE); prof.dr. voorafgaande schriftelijke toestemming Pim Groen, (SMART Materials Aerospace van de uitgever.

Engineering (AE) TU Delft/Holst Centre, TNO), Kris Binon (Flam3D), Guido Verhoeven (Bond voor Materialenkennis/ SIM Flanders).

1 Dutch Solar Design gevelpaneel 2 ‘Coal: Post-Fuel’ Van energiebron tot bouwmateriaal 3 Nationale Staalprijs 2018 4 Oezbekistan wil ijzeren wapening vervangen door basalt 5 Test berijdbare zonnepanelen nu ook op rijksweg 6 Van natuurlijke vormen naar CNC-prototypes 8 100 jaar oud hout in nieuwe dakramen 10 Re3D-printing Palmyra 11 DutchFiets: Circulaire fiets van recyclebaar plastic 12 Eerste mobiele fabriek voor productie circulair beton 14 Polymeercoating verkoelt stad 16 SUREbridge 20 HoMe: Hout-metaalschuim voor lichtgewicht constructies

Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-KlauditzInstitut WKI ontwikkelden een nieuw materiaal onder de naam ‘HoMe Foam’.

‘HoMe’ is een acroniem voor ‘hout-metaal’. En dat is precies wat HoMe Foam is: een hybride materiaal van hout en metaalschuim. Het resultaat is een mix met uitstekende isolerende eigenschappen, met een lage dichtheid en buigsterkte.

22 Eerste grootschalige architectuurproject met 3D-zandprinten

Onderzoekers van ETH Zürich (ETHZ) hebben een 80 m2 grote, lichtgewicht betonnen plaat vervaardigd voor het zogenaamde DFAB-huis. Daarmee is het volgens ETHZ’s werelds eerste grootschalige architectuuurproject waarbij 3D-zandprinten wordt toegepast voor de bekisting. Het DFAB-huis wordt gebouwd in het NEST-gebouw op de Empa- en Eawag-campus in Dübendorf.

25 ‘Nieuw materiaal maakt reizen comfortabeler dan ooit’ 26 Op lignine gebaseerde aerogels 27 Supersterk en biobased 28 RE3 Glass: Nieuwe, innovatieve en duurzame wegen voor bouwen met glas

De toepassingsmogelijkheden van glas in constructies nemen voortdurend toe. Dat komt omdat de eigenschappen van het materiaal - transparantie en hoge druksterkte - ideaal zijn voor het maken van doorschijnende, lichtdoorlatende, ruimtelijke, structurele componenten.

De fabricagegrenzen van het materiaal worden voortdurend uitgerekt. Zichtbare metalen verbindingen worden geminimaliseerd; glasoppervlakken gemaximaliseerd.

Het resultaat: volledig transparante, glazen structuren. Door de dominantie van de floatglasindustrie zijn volledig glazen structuren momenteel echter beperkt tot vormen die kunnen worden gemaakt met vlakke 2D-glaselementen. Daarnaast wordt, ondanks het feit dat glas volledig recyclebaar is, het grootste deel van glas dat in de bouw wordt gebruikt, niet hergebruikt en ook niet gerecycled. Dat komt door de vaak ingewikkelde demontage en vervuiling met bijvoorbeeld coatings en lijmstoffen. Het 4TUBouw-project RE3 Glass onderzocht nieuwe generatie van Recyclebare, Reduceerbare en Herbruikbare gietglascomponenten voor structurele en architecturale toepassingen.

Omslag: ‘Structuur’ van product-design studio Anoma (India), pag 6

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

Dutch Solar Design gevelpaneel

De groeiende behoefte aan een meer duurzame gebouwde omgeving vraagt om kostenefficiënte, slimme en geïntegreerde oplossingen. De gebouwde omgeving biedt bijvoorbeeld interessante mogelijkheden voor het opwekken van zonne-energie. Een Nederlands consortium van TNO/ECN, UNStudio, TS Vituals, Design Innovation Group, ALDOA en de Hogeschool van Amsterdam ontwikkelden een nieuwe module voor fotovoltaïsche zonne-energie (DSD-PV) dat hernieuwbare energie combineert met eindeloze esthetische mogelijkheden. De techniek werd vorig jaar officieel gepresenteerd en was nu te zien tijdens de Innovation Expo, 4 oktober in Rotterdam.

Het consortium ontwikkelde een techniek om een duurzame opdruk te integreren in een gevelpaneel met geïntegreerde PV-cellen. Dankzij de ontwikkeling van een speciaal print-algoritme en speciale inkt, kan het gevelpaneel van Dutch Solar Design-zonnepaneel elk gewenst uiterlijk krijgen. Daarmee kan volgens de ontwikkelaars van het systeem bij het ontwerp van een gebouw of infrastructuur een optimale balans worden gevonden tussen energieopwekking en esthetiek. Door deze nieuwe

DSD-PV-modules in een architectonisch ontwerp mee te nemen, kan een nieuwe functionaliteit aan gevels worden toegevoegd, waardoor duurzame energie wordt opgewekt zonder dat dit ten koste gaat van de artistieke expressie.

Volgens de ontwikkelaars zijn de prints van kleine puntjes zo opgebouwd dat ze als het ware samenvloeien voor het menselijk oog, waardoor een optische

illusie ontstaat hierdoor lijkt het of het paneel met een patroon is bedekt, terwijl het oppervlak eigenlijk vrijwel leeg is. Op zo’n manier kan voldoende zonlicht toch de onderliggende pv-cellen bereiken.

Veel meer op de website van DSP> Productpresentatie online>

1 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

Coal: Post-Fuel Van energiebron tot bouwmateriaal Afgelopen oktober besteedde Material District aandacht aan het Coal: Post-Fuel-project van ontwerper Jesper Eriksson. 'Coal: Post-Fuel' gaf van 4 - 23 september 2018 acte de présence op de London Design Biennale.

Eriksson ziet een nieuwe, alternatieve toekomst voor het gebruik van steenkool en niet in de klassieke rol van energiebron, maar als materiaal op zich, waarbij het huidige imago van het materiaal als ‘vuile brandstof’ zou moeten worden veranderd.

Volgens hem is steenkool één van de belangrijkste materialen van het industriële tijdperk. Tijdens de Industriële Revolutie werd het beschouwd als de essentiële factor voor innovatie en vooruitgang.

Tegenwoordig worden kolen gezien als een bedreiging voor het milieu, verantwoordelijk voor CO2-uitstoot en klimaatverandering. Maar dat is niet de schuld van het materiaal zelf, vindt Eriksson.

Hij vindt dat steenkool niet per se moet worden gezien als energiebron, maar veel meer als een praktisch bruikbaar materiaal.

2 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

Met zijn project wil Eriksson de connotatie rondom kolen veranderen en verkent hij in hoeverre de 'goedkope en vuile' fossiele brandstof een alternatieve toekomst heeft als een bruikbaar materiaal.

Op Erikssons website presenteert hij zijn visie onder het adagium ‘Coal: ‘Post-Fuel; presenting a speculative future for coal as an organic material for architec-

ture and interior design’. Hij voorziet dat steenkool als materiaal kan worden verwerkt tot vloeren, meubels en andere objecten. Soms kan het onbewerkt worden toegepast, in andere gevallen kan het juist worden afgewerkt tot een materiaal dat wel iets weg heeft van zwart marmer.

'Door de esthetiek van het materiaal

BERICHTEN te veranderen', zegt Eriksson op zijn website, ‘ontstaat er discussie. En als het idee van steenkool als bouwmateriaal wordt geaccepteerd, hoe en waarom verschilt dan een kolenmijn van een marmergroeve?'

Meer op http://jesper-eriksson.com/ coalpostfuel.html

Video

Nationale Staalprijs 2018 Foto: Rijkswaterstaat

De Zandhazenbrug, (ook wel bekend onder de naam Spoorbrug Muiderberg) heeft de Nationale Staalprijs 2018 Infrastructuur gewonnen. De Nationale Staalprijs, de tweejaarlijkse prijs voor inspirerende toepassingen van staal in bouwprojecten, is op 3 oktober uitgereikt tijdens de Staalbouwdag bij Tata Steel in Velsen Noord.

De Zandhazenbrug is de grootste spoorboogbrug van Nederland en één van de grootste van Europa. Bovendien is de brug het grootste en zwaarste object dat ooit in Nederland over de weg is verplaatst en de eerste spoorbrug die in S640 hoge sterkte staal is uitgevoerd.

De brug overspant de nieuwe A1 met zestien rijstroken in één keer zonder tussensteunpunten. De ontwerpopgave was het realiseren van een ranke, slanke, luchtig ogende brug, waarvan de kleur en vormgeving niet te veel de aandacht zouden opeisen.

De Zandhazenbrug heeft een lengte van 255 meter, is 55 meter breed en bestaat uit net zoveel staal als de Eiffeltoren. Ze is 11 meter langer dan London Bridge.

Op 26 augustus 2016 werd de brug in gebruik genomen door het treinverkeer.

Opdrachtgever: Rijkswaterstaat; Architectuur: ZJA Zwarts & Jansma Archi-

tecten; Constructief ontwerp: Iv-Infra; Hoofdaannemer: SAAone; Staalconstructeur: Victor Buyck Overige winnaars: Industriebouw: Tata Steel CIV100-3 Karakteristieke stalen bouwdelen: Het Gelderse huis Utiliteitsbouw: British Airways i360 Nationale duurzaamheidsprijs Staal: Tijdelijke rechtbank Amsterdam Woningbouw: Het Kaaspakhuis www.nationalestaalprijs.nl/winnende-projecten

3 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

Oezbekistan wil ijzeren wapening vervangen door basalt Volgens verschillende internationale media wil de overheid van Oezbekistan op korte termijn ijzeren wapening in nieuwe constructies vervangen door die van basalt. AzerNews meldde in augustus dat Jaloliddin Tohirov, deskundige van het ministerie van Bouw van Oezbekistan, verklaarde dat basalt metalen wapening in constructies in de toekomst volledig zou kunnen vervangen.

Hij deed die uitlatingen tijdens een persconferentie in de hoofdstad Tasjkent, gewijd aan nieuwe alternatieve bouwmaterialen. Tohirov onderstreepte dat basalt(vezel)materialen meerdere voordelen bieden ten opzichte van ijzer: het is sterkt, lichtgewicht, slijtvast, bestand tegen zowel een basisch als zuur milieu, heeft uitstekende warmte- en geluidsisolerende eigenschappen, is brandwerend, duurzaam en kostenefficiënt.

In Oezbekistan wordt basalt gedolven in de regio’s Navoi en Jizzakh, evenals in de Fergana-vallei. Basaltvezelgebaseerde

Basaltvezel Het was een Canadees, die in het begin van de 20ste eeuw ontdekte, dat uit gesmolten basalt via een katalysator het stollingsgedrag van basalt kon worden beïnvloed en worden omgevormd tot dunne haarvormige vezels in plaats van een zeshoekige structuur. De productie van basaltvezel gebeurt door het smelten van basaltsteen bij ongeveer 1.400° C. Het gesmolten gesteente wordt dan geëxtrudeerd door kleine spuitmondjes voor de productie van filamenten van basaltvezel.

De vezels hebben een vezeldiameter variërend tussen 9 en 13 micrometer.

Omdat de vezels pas smelten bij 1.400 °C heeft het product goede vuurbestendige eigenschappen. De hoge elasticiteitsmodulus van het product resulteert in een uitstekende treksterkte; meer dan tweemaal dan die van staal.

Het ‘Westen’ heeft met deze ontdekking tot nu toe niet veel gedaan. Het ‘Oosten’ heeft zeer zeker in de koude oorlog de bijzondere eigenschappen van de basaltvezel ontdekt en ontwikkeld. Lange tijd heeft de Russische staat deze kennis over de basaltvezel geclassificeerd als ‘military good; dus niet beschikbaar voor de civiele industrie. Sinds 1995 is de basaltvezel officieel afgevoerd van de lijst van ‘military goods’, maar het zou nog tot in de 21ste eeuw duren voordat het materiaal beschikbaar was voor de civiele markt. Vooral Continuous Basaltfiber (CBF) en Basalt Fiber-versterkte composietmaterialen krijgen steeds meer aandacht industrie en bouw.

Basaltvezel is volledig recyclebaar, heeft een treksterkte van 2800 - 3215 MPa (2,5 maal sterker dan staal). Met een dichtheid van 2,74 g/cm3 is het vier maal lichter dan staal, niet geleidend en worden om die reden toegepast in onder andere in windmolenbladen, vloeren voor robots en operatiekamers. Basaltvezel heeft een goede weerstand tegen chemische en corrosieve invloeden zoals zoutoplossingen, zure oplossingen en met name alkaliën. Volgens cijfers van Imperial College London is de CO2-footprint van basaltvezels 170 procent lager dan die van staal. http://vulkan-europe.com/technische-specificaties/ Zie ook Innovatieve Materialen nummer 2 2017

4 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN bouwmaterialen werden in 2017 voor het eerst geproduceerd in een fabriek Mega Invest Industrial in de stad Jizzakh in 2017 in het uiterste oosten van Oezbekistan.

Basaltwapening is een relatief nieuw product, maar wordt wereldwijd meer en meer toegepast in innovatieve constructies. Naar verluidt zal de basaltwapening, juist vanwege de door Tihirov aangehaalde eigenschappen, een plaats opeisen in de bouwsector. Het is bijvoorbeeld vier keer lichter en tegelijkertijd drie keer sterker dan stalen wapening.

Bovendien neemt het geen vocht op, corrodeert het niet, geleidt geen elektrische stroom en heeft het een lage thermische geleidbaarheid.

Er is geen laswerk nodig. Basaltwapening kan worden bevestigd met plastic klemmen, of met conventionele vlechtdraad, wat belangrijk zou zijn voor het vergroten van de aardbevingbestendigheid. www.azernews.az>

Test berijdbare zonnepanelen nu ook op rijksweg Rijkswaterstaat zoekt naar manieren om rijkswegen te benutten voor het opwekken van zonne-energie.

In samenwerking met BAM Infra worden nu de mogelijkheden daartoe onderzocht. Het gaat om zonnepanelen met behuizing van de Franse leverancier Wattway die zo dun zijn, dat het geheel op het wegdek kan worden geplakt. Op de provinciale weg N401 bij Kockengen ligt sinds mei van dit jaar al een strook berijdbare zonnepanelen. Deze wordt twee jaar lang getest. Nu begint er een tweede proef, ditmaal op een rijksweg: op een vluchtstrook van de snelweg A2.

De rijbanen van N-wegen zijn geschikt voor zonnepanelen, maar bij snelwegen ligt dat volgens Rijkswaterstaat anders.

Met hoge snelheden eroverheen rijden produceert nog veel geluid, vergeleken met zoab. Daarnaast is de afvoer van

regenwater op meerbaanswegen ongunstig voor de panelen. Het potentieel te gebruiken wegoppervlak Nederland beslaat 20 miljoen m2 en als dat compleet zou worden uitgerust met zonnepanelen, zouden daarmee jaarlijks 400.000 huishoudens van stroom kunnen worden voorzien.

BAM>

Video

5 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2018

Van natuurlijke vormen naar CNC-prototypes Afgelopen augustus besteedde Archdaily.com aandacht aan de product-design studio Anoma (India). De studio onder leiding van de Indiase kunstenaares Ruchika Grover houdt zich bezig met onderzoek naar de mogelijkheden van natuursteen. Het bedrijf maakt oppervlakken, sculpturen en allerlei werkstukken met een proces waarmee digitale productietechnieken en traditioneel handwerk worden gecombineerd.

Grover begint meestal met het op papier zetten van ruwe concepten. Haar ideeĂŤn zijn geĂŻnspireerd op natuurlijke vormen en texturen die veelvuldig in Anoma's werk tot uiting komen.

Zodra de tweedimensionale tekening vorm heeft gekregen, gaat het proces over naar computergestuurde modellering waar de exacte afmetingen worden bepaald en ingewikkelde details worden toegevoegd. Lijnen krijgen hoogtes en diepten, terwijl randen worden afgeschuind. Vervolgens worden verschillende prototypes ontwikkeld en een reeks patronen, materialen (zoals kalksteen, graniet en marmer) en gereedschappen uitgeprobeerd. Vervolgens worden de definitieve specs vertaald in productiegegevens die worden ingevoerd in een CNC-bestuurde freesbank.

Het snijgereedschap, met een diamant of hardmetalen punt, kan langs meerdere assen bewegen, terwijl de basissteen ook

6 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN in verschillende richtingen kan worden bewogen. De oppervlakken worden uiteindelijk met de hand afgewerkt met behulp van verschillende technieken zoals beitelen, schuren en/of staalstralen.

De meeste producten van Anoma worden zowel binnen als buiten gebruikt vanwege de ruimtelijke uitstraling. De oppervlakken zijn verkrijgbaar in modulaire panelen in drie materiaalkeuzes: Graphite Grey Granite, Crèma Limestone en Pristine White Marble. De patronen zijn aanpasbaar en kunnen op maat voor specifieke projecteisen worden gemaakt. http://anomastone.com/

Video

7 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

100 jaar oud hout in nieuwe dakramen In samenwerking met A. van Liempd Sloopbedrijven geeft de VELUX Groep een tweede leven aan gebruikt hout.

VELUX ontwikkelde nieuwe dankramen, waarvan het hout is gewonnen uit gesloopte Rotterdamse woningen uit 1910 in de Rotterdamse wijk Spangen.

Woningcorporatie Woonbedrijf uit Eindhoven is de eerste die hier gebruik van maakt. Zij voorzien ruim 90 van hun sociale huurwoningen van deze, door FSC als recycled gecertificeerde, nieuwe dakramen. Het is de eerste keer dat dakramen van gebruikt hout, die gecertificeerd zijn als Forest Stewardship Council (FSC) 100 procent recycled, worden geproduceerd.

Met deze ontwikkeling zegt VELUX in te spelen op het overheidsprogramma ‘circulaire economie’.

Doel van dat programma is om voor 2050 een circulaire economie te realiseren.

Het hout is met zorg uit oude gebouwen gehaald, waarna het wordt verzaagd en voorbereid op het productieproces van een VELUX dakraam. Het geleverde hout wordt gelabeld met de houtherkomst en voorzien van het FSC Reclaimed certificaat (post-consumer reclaimed material). Voordeel van het hergebruiken van dit hout is volgens de betrokken partijen dat de levensduur en opslag van

8 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

CO2 in het hout met 30 tot 40 jaar wordt verlengd.

Volgens VELUX voldoet het hout aan de hoogste kwaliteitseisen. Er zit volgens de producent geen verschil in de eigenschappen, kwaliteit of duurzaamheid van dit tuimelvenster, gemaakt van hergebruikt hout, in vergelijking met

een standaard VELUX tuimelvenster. Het enige verschil is dat met het ontgonnen hout 30 procent nieuwe grondstoffen in de productie kan worden bespaard. www.velux.nl www.avanliempd.nl www.gebruiktebouwmaterialen.com

BERICHTEN Hét expertisecentrum voor materiaalkarakterisering.

Integer, onafhankelijk, objectief onderzoek en advies. ISO 17025 geaccrediteerd.

Wij helpen u graag verder met onderzoek en analyse van uw innovatieve materialen.

Bel ons op 026 3845600 of mail info@tcki.nl www.tcki.nl

TCKI adv A5 [ZS-185x124] Chemische analyse 14.indd 1

09-05-17 13:19

2017 volume 3

INNOVATIVE MATERIALS

International edition Innovative Materials, the international version of the Dutch magazine Innovatieve Materialen, is now available in English. Innovative Materials is a digital, independent magazine about material innovation in the fields of engineering, construction (buildings, infrastructure and industrial) and industrial design.

3D-printing cellulose World’s first 3D-printed reinforced concrete bridge Materials 2017 Composites improve earthquake resistance in buildings

www. innovatievematerialen.nl info@innovatievematerialen.nl

Glass bridge Lina: world’s first bio-based car

I N T E R N A T I O N A L

Innovative Materials is published in a digital format, although there is a printed edition with a small circulation. Digital, because interactive information is attached in the form of articles, papers, videos and links to expand the information available.

E D I T I O N

9 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

Re3D-printing Palmyra

CONCR3DE heeft een 3D-printer en printmateriaal ontwikkeld waarmee objecten van steenachtig materiaal met hoge precisie kunnen worden gemaakt.

De nieuwe techniek was te zien tijdens de Innovation Expo, 4 oktober in Rotterdam.

Volgens de CONCR3DE-website ontwikkelt het bedrijf gereedschappen en materialen om architecten, ontwerpers en fabrikanten de vrijheid te geven om een nieuw soort architectuur, een nieuw soort ontwerp en een nieuwe benadering van de productontwerp. Daarom ontwikkelden ze grote 3D-printers die met het eveneens door hen ontwikkelde (gepatenteerde) anorganische polymeermateriaal uiterst precies stenen onderdelen kunnen produceren, dit bijvoorbeeld voor toepassingen variĂŤ-

rend van restauratie tot ontwerp en van architectuur tot zware industrie.

CONCR3DE zegt dat het uiteindelijke doel is om aangepaste, geavanceerde, geoptimaliseerde en unieke architectuur te verwezenlijken. Voorbeeld is de zogenaamde 'Arch' casestudy: volgens CONCR3DE een verkenning van kleur, materiaal, vorm, verbinding en detail.

Elk onderdeel is uniek en alles past exact in elkaar. Inmiddels is er een 1:10 model gemaakt om te demonstreren hoe extreem precies de techniek werkt.

En er is meer. Het herbouwen van de oude stad Palmyra bijvoorbeeld. Palmyra in SyriĂŤ werd in 2015 door ISIS vernietigd, maar CONCR3DE denkt met het New Palmyra-project de stad te kunnen herbouwen. Sterker nog, het bedrijf heeft met haar 3D-printtechnologie een stuk van een boog van Palmyra in steen geprint. De verwachting is dat men met een grotere machine in de toekomst hele kolommen, bogen en ornamenten kunnen 3D-printen.

Veel meer op http://concr3de.com/

Video

10 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

New Palmyra project>

BERICHTEN

DutchFiets: Circulaire fiets van recyclebaar plastic DutchFiets is een circulaire fiets gemaakt van recyclebaar kunststof die enkele jaren geleden werd ontwikkeld door Johannes Alderse Baas, een student werktuigbouwkunde aan de Windesheim University of Applied Sciences in Nederland. Het idee was om een betaalbare en betrouwbare fiets te maken die volledig recyclebaar zou zijn. Om die reden koos Baas voor kunststof. Plastic (PE in dit geval) is door de vormvrijheid sowieso een interessant materiaal om mee te werken en goed energiezuinig te recyclen. Bovendien is het goedkoop en licht en roest het niet, in tegenstelling tot staal. Het concept bleek al snel aan te slaan en in 2015 won DutchFiets de prijs voor 'Start-up of the year'.

Na een crowdfunding-campagne eind 2016, werden meer dan honderd fietsen

binnen zes dagen opgeleverd. Deze 'crowdfunding-fietsen' vormden de basis van een sterk verbeterd ontwerp, dat inmiddels is goedgekeurd door de onafhankelijke EFBe Prüftechnik GmbH - volgens de internationale veiligheidsnorm.

De fiets, die verkrijgbaar is in verschillende kleuren, oogt vrij robuust omdat het frame simpelweg dik genoeg moet zijn om iemands gewicht te kunnen dragen.

Het frame van de fiets bestaat uit één

stuk, dat in een mal wordt gegoten.

Zowel frame als wielen zijn gemaakt van kunststof en uiteraard uitgebreid getest, ook al het gaat om kleurveranderingen onder invloed van zonlicht.

4 oktober werd de DutchFiets tentoongesteld tijdens de Innovation Expo 2018 in Rotterdam. www.dutchfiets.nl

Video

11 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

Eerste mobiele fabriek voor de productie van circulair beton Tijdens de Innovation Expo 2018 presenteerde C2CA Technology B.V. ’s werelds eerste mobiele fabriek voor de productie van circulair beton: Circuton. Met deze nieuwe, mobiel inzetbare betonrecyclingtechniek kan gebroken betonpuin on site volledig worden verwerkt. Het resultaat is honderd procent circulaire grondstoffen voor beton.

De geavanceerde betonrecyclingtechnologie is ontwikkeld door C2CA Technology; een samenwerkingsverband van GBN Groep - onderdeel van Strukton - en TU Delft. Met de technologie kan gebroken betonpuin op locatie en volledig worden verwerkt tot direct toepasbare hoogwaardige grondstoffen voor nieuw beton.

Volgens C2CA Technology is de nieuwe technologie een slimme aaneenschakeling van drie processen: ADR, HAS en

12 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN LIBS. Samen met een mobiele betonbreker en betoncentrale fungeert het systeem als mobiele betonfabriek.

Met behulp van het ADR-systeem (Advanced Dry Recovery) wordt eerst al het zand en grind uit het restafval gefilterd. Vervolgens wordt het verzamelde betonpuin direct vanaf de breker droog gescheiden en bewerkt. Op basis van soortelijk gewicht en afmetingen wordt het betonpuin tijdens het proces zorgvuldig, automatisch gescheiden in drie productstromen: Circugrind - grove fractie (> 4 mm circulair betongranulaat ter vervanging van primair toeslagmateriaal); Circuzand: fijne fractie (< 4 mm circulair brekerzand (zand en cementsteen)); Circument - ultrafijne factie ( < 0,2 mm circulaire bouwstof met bindende eigenschappen (vulstof voor cement)).

De ultrafijne fractie wordt vervolgens bewerkt in de bijbehorende HAS-inrichting (Heated Air Classification), waardoor een secundaire bouwstof met bindende eigenschappen ontstaat; uitstekend geschikt voor de productie van cement.

Het resultaat is de volledige recycling van betonpuin, 100 procent duurzaam toeslagmaterieel ĂŠn ter plekke geproduceerd.

Door de continue kwaliteitscontrole op basis van een LIBS-analyse (Laser induced breakdown spectroscopy) zijn het overgebleven aggregaat (grind en granulaat) en de fijne poederfractie (zand en cement) bovendien van constante, gedocumenteerde kwaliteit en direct vanaf de sloop inzetbaar voor nieuw gebruik.

Volgens de betrokken partijen is een groot voordeel dat de technologie aansluit bij de situatie zoals die zich in de praktijk voordoet op de slooplo-

catie. DeLIBS-spectrometer spoort de verontreinigingen bovendien direct op zodat hout, asbest en andere materialen meteen kunnen worden gescheiden van de hoofdstroom.

Alleen al in de Europese Unie wordt per jaar maar liefst 460 miljoen ton aan bouw- en sloopafval geproduceerd; meer dan de helft daarvan bestaat uit beton. Met de innovatieve betonrecyclingtechnologie van C2CA kan de (beton)materiaalkringloop in de bouw volgens C2CA Technology volledig worden gesloten.

www.c2ca-technology.nl

13 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

Polymeercoating verkoelt de stad Met een veranderend klimaat en stijgende temperaturen, worden koeloplossingen steeds belangrijker. Een interessant alternatief voor gebruikelijke, vaak energie-intensieve koelmethoden is de zogenaamde passive daytime radiative cooling (PDRC), een verschijnsel waarbij een oppervlak spontaan afkoelt door zonlicht te weerkaatsen en warmte af te geven. PDRC is het meest effectief als een oppervlak een hoge zonnereflectie (R) heeft die de opname van zonnewarmte tot een minimum beperkt en een hoge warmte-afgifte (Ć?) die thermische straling naar de lucht maximaliseert. Als R en Ć? voldoende hoog zijn, kan er een netto warmteverlies optreden, zelfs pal in de zon.

Onderzoekers van Columbia Engineering hebben naar eigen zeggen een hoogwaardige PDRC-polymeercoating ontwikkeld, met nano-luchtholtes. De coating

14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

De polymeercoating van Columbia Engineering bevat mini-holtes, waardoor het polymeer een poreuze, schuimachtige structuur krijgt

BERICHTEN fungeert als een reflector en luchtkoeler tegelijk, en kan als verf worden aangebracht op daken, gebouwen, watertanks, voertuigen; eigenlijk op alles dat kan worden geverfd.

De truc zit in het aanbrengen van de mini-holtes, waardoor het polymeer een poreuze, schuimachtige structuur krijgt.

Door het verschil in brekingsindex tussen de luchtholtes en het omringende polymeer wordt het zonlicht gereflecteerd en verspreid.

Warmtestralers

Het team - Yuan Yang, assistent-professor Materials Science and Engineering; Nanfang Yu, universitair hoofddocent toegepaste natuurkunde en Jyotirmoy Mandal, hoofdauteur van de studie en een doctoraatsstudent in Yang's groep (allemaal van de afdelingen van de toegepaste fysica en toegepaste wiskunde bij Columbia Engineering) - borduurden voort op eerder werk waarin werd aangetoond dat eenvoudige kunststoffen en polymeren, waaronder acrylaten, siliconen en PET, uitstekende warmtestralers zijn en zou kunnen worden gebruikt voor PDRC. De uitdaging was hoe deze normaal transparante polymeren zonlicht kunnen reflecteren zonder gebruik te maken van spiegels en/of reflectoren.

Bovendien wilden ze dat zulke PDRC-systemen eenvoudig toepasbaar zouden zijn.

De onderzoekers kozen voor een fase-inversie*-techniek omdat het een relatief eenvoudige oplossingsmethode is voor

Passive daytime radiative cooling (PDRC) combineert de reflectie van zonlicht en het uitstralen van warmte waarbij een warmteverlies ontstaat. Het proces, dat spontaan is, kan structuren afkoelen tot onder de omgevingstemperatuur

het maken van lichtverstrooiende holtes in polymeren.

De onderzoekers ontdekten dat hun hoge zonneweerkaatsing (R> 96%) en hoge thermische emissie (Ɛ ~ 97%) van hun polymeerlaag verschillende koel­ effecten vertoonden bij verschillende atmosferische omstandigheden, bijvoorbeeld 6 ˚C in de warme, droge woestijn in Arizona en 3˚C in de mistige, tropische omgeving van Bangladesh.

In het onderzoek zijn ook milieu-aspecten meegenomen, zoals recycleerbaar-

heid en biocompatibiliteit. Daarnaast toonden ze aan dat hun techniek kan worden toegepast op een reeks polymeren, waarmee dezelfde functionaliteiten kunnen worden bereikt.

In september werd de studie online gepubliceerd in Science onder de titel ‘Hierarchically porous polymer coatings for highly efficient passive daytime radiative cooling’. * Fase-inversie is een chemisch proces dat wordt uitgevoerd door van een polymere oplossing het oplosmiddel te verwijderen, waardoor een poreus, vast polymeer materiaal achterblijft. Meer> Bron: https://engineering.columbia.edu> Het artikel ‘Hierarchically porous polymer coatings for highly efficient passive daytime radiative cooling’ is online. Klik hier>

Illustratie toont hoe passieve dagstralingskoeling (PDRC) tegelijkertijd zonlicht reflecteert en warmte uitstraalt om een netto warmteverlies te verkrijgen

Video

15 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

BERICHTEN

SUREbridge Tijdens de Innovation Expo op 4 oktober op de RDM Onderzeebootwerf in Rotterdam presenteerde FiberCore Europe het SUREbridge-project. SUREbridge is een concept, ontwikkeld door FiberCore Europe in samenwerking met Rijkswaterstaat en de Zweedse Chalmers University of Technology, dat de capaciteit en functionaliteit van bestaande betonnen bruggen aanzienlijk kan vergroten.

In de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw werden duizenden betonnen bruggen in Europa gebouwd, maar veel daarvan hebben schade opgelopen door betonrot, zware belasting en het binnendringen van strooizout. Bovendien is de capaciteit ontoereikend geworden als gevolg van toegenomen verkeer, wat bovendien zwaarder is geworden. Om die reden moet ongeveer tien procent van alle betonconstructies de komende jaren grondig worden aangepakt. Maar, in plaats van deze bruggen te slopen en nieuwe te bouwen, biedt SUREbridge volgens de betrokken partijen een duurzame oplossing: de levensduur wordt aanzienlijk verlengd, terwijl er nauwelijks onderhoud nodig is. Oude betonnen constructies hoeven niet te worden gesloopt, er is minder overlast voor de

16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

omwonenden en naast de financiĂŤle effecten zijn belangrijke milieuvoordelen te behalen. De technologie van SUREbridge wordt ook gebruikt in de samengestelde brugdekken die FiberCore Europe al een aantal jaren produceert.

Het SUREbridge-systeem combineert een zogenaamd InfraCore-wegdek van

FiberCore Europe met een bestaande betonnen brug. De onderkant van de betonnen balken wordt versterkt met voorgespannen koolstofstructuur, ontwikkeld Chalmers University uit GĂśteborg, Zweden. Het InfraCore-dek, het beton en de koolstofversterking worden met elkaar verbonden. De techniek werd inmiddels

Voorbeeld van gerevitaliseerd dek, inclusief verbreding

BERICHTEN valt aan een wegbrug met enkele overspanning en met meerdere rijstroken.

SUREbridge levert de knowhow en begeleiding, en de projectpartners zijn vervolgens verantwoordelijk voor het project, de engineering en de implementatie. www.fibercore-europe.com Meer over InfraCore-technologie> SUREbridge is één van de initiatieven binnen Infravation; een samenwerkingsverband van tien Europese landen, de Verenigde Staten en de Europese Commissie. Het programma is bedoeld om innovaties waarmee de infrastructuur kan worden verbeterd, te stimuleren. De deelnemers richten zich op het ontwikkelen van nieuwe materialen en technieken om zeer verouderde wegeninfrastructuur op beide continenten te moderniseren.

De publicatie ‘Application of fibre reinforced polymer materials in road bridges - General requirements and design considerations’, Chalmers University of Technology, Sweden, 2014, is online> toegepast en getest met experimenten bij Chalmers. Met deze methode blijkt de versterkte balk een factor 2,5 sterker te worden dan de betonnen balk alleen, die ook werd getest.

Naast FiberCore Europe en Chalmers is de derde projectpartner het Italiaanse ingenieursbureau AICE. Deze internatio-

nale betonspecialist heeft samen met de Universiteit van Pisa een ontwerpmodel ontwikkeld waarmee kan worden bepaald welke versterkingen mogelijk zijn.

Nu de SUREbridge-technologie is bewezen, is het consortium op zoek naar een proefproject om SUREbridge in een echt project te implementeren. Te denken

Video: een korte introductie van InfraCore Inside

Full-scale tests

17 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

ADVERTORIAL

De Betondag, 15 november 2018 in de Doelen in Rotterdam

BETON, DUURZAMER DAN OOIT!

18 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

www.abt.eu

bouwen aan ambities Iets moois willen maken.

Of misschien gewoon de hoogste, de beste. En voor zo min mogelijk, zo veel mogelijk meters. Iedere opdrachtgever, iedere architect wil ‘iets’ – streeft, verlangt en vraagt.

Wat hun wens ook is, de

ingenieurs en adviseurs van ABT zorgen voor de technische uitwerking.

Al meer dan 60 jaar.

Geïntegreerde oplossingen, maakbaar en vooral haalbaar – hoe groot, klein, ingewikkeld of gewoon de

http://hightechmaterials.4tu.nl

vraag ook is. Grensverleggend waar nodig, maar altijd solide.

Wat onmogelijk lijkt, toch mogelijk maken. Voor onze opdrachtgevers, voor onze medewerkers en voor een betere wereld. ABT bouwt aan ambities.

Select key words and find relevant materials scientists or research groups within 4TU.

High-Tech Materials form the key to innovative and sustainable technology

www.4tu.nl/htm @4TU_HTM

4TU.HTM Research Programme New Horizons in Designer Materials | Visibility and accessibility of Materials Science & Engineering | 19 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018 Annual symposium Dutch Materials | 4TU.Joint Materials Science Activities | web application http://hightechmaterials.4tu.nl

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018 ONDERZOEK

HoMe: Hout-metaalschuim voor lichtgewicht constructies Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI ontwikkelden een nieuw materiaal onder de naam ‘HoMe Foam’ (‘HoMe’ is een acroniem voor ‘hout-metaal’. En dat is precies wat HoMe Foam is: een hybride materiaal van hout en metaalschuim. Het resultaat is een mix met uitstekende isolerende eigenschappen, met een lage dichtheid en buigsterkte.

Duurzaamheid is vaak een sleutelwoord bij het ontwikkelen van nieuw materialen. Daarbij gaat de aandacht vooral uit naar het gebruik van hernieuwbare grondstoffen en de herbruikbaarheid van het materiaal aan het einde van de levenscyclus. Eerder al ontwikkelden wetenschappers van Fraunhofer Institute

20 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

for Wood Research (WKI) een schuimmateriaal dat volledig uit hout bestaat. Volgens Fraunhofer zijn zulke houtschuimen zeer geschikt voor een hele reeks aan toepassingen, bijvoorbeeld als kernmateriaal lichtgewicht sandwich-constructiepanelen, als verpakkingsmateriaal of voor isolatie, zowel als het gaat om

geluid als warmte.

Om de toepassingsmogelijkheden van houtschuim verder te verbreden, ontwikkelde een onderzoeksgroep onder leiding van Dr. Frauke Bunzel van Fraun­ hofer WKI een schuim dat de eigenschappen van metaal- en houtschuim combineert.

ONDERZOEK talen sponsplaten die momenteel worden vervaardigd hebben een afmeting van 250 mm x 250 mm x 30 mm.

De volgende stap was het inbrengen van het houtschuim, die een consistentie heeft die lijkt op die van geklopte eiwitten. Aanvankelijk probeerde het team het houtschuim onder druk in de metalen sponsplaat te persen, maar de houtvezels bleken aan het oppervlak te blijven plakken en infiltreerden alleen in de holtes aan de buitenkant van de spons. De oplossing was een taptechniek, waardoor de onderzoekers de hele metalen spons bleken te kunnen vullen met houtschuim.

Vervolg

De onderzoeksgroep richt zich nu op het verder vereenvoudigen en versnellen van het productieproces en met name het impregneren van de metalen spons met houtschuim. Doel is om HoMeschuim op industriĂŤle schaal te kunnen produceren.

Door houtschuim met een metaalmatrix te versterken kan de buigsterke van houtschuim aanzienlijk worden verbeterd. In het geval van HoMe-schuim is de buigsterkte volgens Fraunhofer zelfs beter dan die van de afzonderlijke componenten. Daarmee is het nieuwe materiaal interessant voor toepassing in bijvoorbeeld zelfdragende lichtgewicht sandwichmaterialen.

Een ander voordeel is dat HoMe-schuim, anders dan houtschuim, door het metaalschuim elektriciteit kan geleiden.

De aanwezigheid van houtschuim in de metaalmatrix geeft het materiaal bovendien uitstekende geluids-en temperatuur-isolerende eigenschappen. Kortom, de combinatie van een metaalschuim en houtschuim levert een interessant lichtgewicht, hybride materiaal op, dat zowel constructief toepasbaar is als kan worden ingezet voor (geluids)isolatie. Daarmee is het materiaal volgens Fraunhofer geschikt voor de automobielindustrie, bijvoorbeeld in de rol van constructieve, geluidswerende platen in de motorkap of in de deuren.

Open-cel

De eerste stap in de productie van HoMe schuim is het maken van metaalschuim met behulp een gietproces. Het resultaat is een sponsachtige, open-cel metalen structuur met veel kleine gaatjes. De me-

De ontwikkeling van HoMe foam vond plaats in samenwerking met wetenschappers van het Fraunhofer Instituut voor Machine Tools en Forming Technology IWU en het Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology en Advanced Materials IFAM. Fraunhofer> Fotoâ&#x20AC;&#x2122;s: Fraunhofer

21 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

ONDERZOEK

De Smart Slab, rustend op de Mesh Mold-muur. Afbeelding: NCCR Digital Fabrication/Michael Lyrenmann

Eerste grootschalige architectuurproject met 3D-zandprinten Onderzoekers van ETH Zürich (ETHZ) hebben een 80 m2 grote, lichtgewicht betonnen plaat vervaardigd voor het zogenaamde DFAB-huis. Daarmee is het volgens ETHZ's werelds eerste grootschalige architectuuurproject waarbij 3D-zandprinten wordt toegepast voor de bekisting. Het DFAB-huis wordt gebouwd in het NEST-gebouw op de Empa- en Eawagcampus in Dübendorf.

Smart Slab is een innovatieve lichtgewicht betonnen plafondplaat van slechts 20 mm dik op het dunste punt, met decoratieve ribben en is niet half zo zwaar als een conventioneel betonnen plafond.

Volgens ETHZ combineert het de structurele sterkte van beton met de ontwerpvrijheid van 3D-printen. De plafondplaat - Smart Slab - is ontwikkeld door de onderzoeksgroep van Benjamin Dillenburger, universitair docent voor Digital Building Technologies aan de ETH Zürich.

Smart Slab is een van de kernelementen van de wooneenheid DFAB House (zie

22 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

kader op pagina 24) op het onderzoeksen innovatieplatform NEST in Dübendorf van Empa en Eawag. Het plafond van ­80 m2, 15 ton bestaat uit elf betonsegmenten en verbindt de benedenverdieping met de daar bovenliggende houten opbouw van twee verdiepingen.

Zoveel beton als nodig

3D-betonprinten maakt momenteel in de architectuur een enorme ontwikkeling door en inmiddels worden complete huizen laag voor laag geprint. Voor het Smart Slab-project produceerden de

onderzoekers niet zozeer de bouwcomponenten met een 3D-printer, maar eerder de bekisting: de mal. Daartoe gebruikten ze een grote 3D-zandprinter, waarmee mallen werden gemaakt die bestaan uit een soort kunstmatige zandsteen. Een van de voordelen boven het betondrukproces waarbij het beton in laagjes wordt aangebracht, is dat hoogwaardig vezelversterkt beton kan worden gebruikt en dat de structuur met een nauwkeurigheid van millimeters kan worden vervaardigd.

ONDERZOEK

Met een kraan werden de betonelementen op de dragende muur gehesen

Het maken van bekistingen is normaliter de meest arbeidsintensieve stap in de betonconstructie, vooral als het gaat om niet-gestandaardiseerde componenten.

Aangezien beton betrekkelijk goedkoop en grootschalig beschikbaar is, is de verleiding voor de bouwsector groot om steeds opnieuw dezelfde solide plafonds te produceren. Nadeel daarvan is echter overmatige materiaalconsumptie en

Smart Slab-partners Hoogleraar Digital Building Technologies, Benjamin Dillenburger (Lead) Professor voor bouwmaterialen, Robert Flatt Professor voor constructief ontwerpen, Joseph Schwartz

impliciet een grote carbon footprint.

Digitale fabricagemethoden kunnen een belangrijke bijdrage leveren om dit probleem op te lossen: componenten kunnen worden geoptimaliseerd, wat de nodige stabiliteit oplevert met veel minder materiaalgebruik.

De geometrische complexiteit van een component doet er niet toe bij 3D-printen en veroorzaakt geen extra kosten. De printer drukt gewoon af wat hem wordt opgedragen.

De onderzoeksgroep van Dillenburger heeft daartoe nieuwe software ontwikkeld om de bekistingselementen te fabriceren. Deze software is in staat is om alle

voor de productie relevante parameters vast te leggen en te coördineren. Naast basisgegevens zoals ruimteafmetingen, hebben de onderzoekers ook een scan van de gebogen wand ingevoerd, tot op de laatste millimeter nauwkeurig. Deze wand fungeert als de belangrijkste ondersteuning voor het betonnen plafond.

Architectonische elementen

Van onderaf gezien, vertoont het plafond een organische sierstructuur met verschillende ‘hiërarchische’ functies. De hoofdribben dragen het gewicht, terwijl de kleinere ribben hoofdzakelijk dienst doen als architectonische elementen

Industriepartners: Bürgin Creations Frutiger AG Voxeljet AG Georg Ackermann GmbH Stahlton AG Christenguss AG Fischer Rista AG Rudolf Glauser AG Gom International AG

23 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

ONDERZOEK en voor de akoestiek. De verlichting en sprinklersystemen zijn ook geïntegreerd in de plaatstructuur.

Nadat de planning op de computer is voltooid, kunnen de gegevens vervolgens met één druk op de knop naar de machines worden gestuurd. Bij het vervolgproces speelden verschillende partners uit de industrie een rol. Eén produceerde de 3D-geprinte zandbekistingen met hoge resolutie, terwijl een andere met behulp van CNC-lasersnijden de houten bekisting maakte. De laatste is bedoeld voor het bovenste deel van de Smart Slab voor het creëren van holtes die het materiaalgebruik en het gewicht verminderen en tegelijkertijd ruimte opleveren voor elektrische kabels.

INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017 gint met het inzetten van de zogenaamde Mesh Mold-technologie, een techniek waarvan de ontwikkelaars denken dat ze in de toekomst het construeren met beton fundamenteel kan veranderen.

Mesh Mould werd ontwikkeld door een interdisciplinair team van de ETH Zürich.

De techniek kreeg die eind 2016 de Zwitserse Technology Award.

DFAB HOUSE

Centrale rol bij de constructie is weggelegd voor een twee meter hoge bouwrobot: de In situ Fabricator. Ze opereert autonoom op rupsbanden, zelfs in een voortdurend veranderende omgeving.

De robot bouwt wanden van staalgaas die als bekisting dienen en een rol als wapening spelen. Dankzij de fijnmazige structuur van het stalen gaas en de speciale compositie van de betonmix, blijft het beton binnen het stalen raster zonder uit te lopen. Het resultaat is een dubbelgekromde, dragende muur op de begane grond.

Een andere nieuwe techniek, Smart Dynamic Casting, wordt gebruikt voor de gevel op de begane grond. Het gaat om een geautomatiseerd robot slip-vormingsproces waarmee op maat betonge-

14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017

de en innovatieve bouwtechnologieën in het hart van de Empa-Eawag campus in Dübendorf. (Empa is een gezaghebbend Zwitsers instituut voor materiaalwetenschappen en technologie.) NEST werd in 2016 opgericht om het innovatieproces in de bouwsector te versnellen.

DFAB HOUSE

Het DFAB HOUSE is bijzonder omdat het niet alleen digitaal is ontworpen, maar ook wordt gebouwd met overwegend digitale processen. Met het proefproject wil ETH onderzoeken hoe digitale technologie de constructie duurzamer

www.empa.ch>

INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017 samenwerkingsverbanden tussen onderzoeksinstellingen en de industrie.

Digitale technologieën zullen volgens EMPA ook worden gebruikt nadat het DFAB HOUSE vanaf de zomer 2018 is opgeleverd. Onder leiding van DigitalSTROM AG en in samenwerking met diverse andere Zwitserse bedrijven zullen nieuwe slimme ‘thuisoplossingen’

INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017

en Internet of things-technologieën worden getest. Daarbij moet worden gedacht aan apparaten en systemen die intelligent met elkaar communiceren en kunnen leren en die daarmee zowel energie-efficiëntie als comfort van het gebouw verbeteren.

Smart Dynamic Casting Video

EMPA>

Mesh Mould velposten kunnen worden gemaakt.

De prefab-constructie elementen van de twee bovenste verdiepingen, met verschillende ruimten, zijn van hout en worden door robots samengesteld in de fabriek van ETH Zürich.

Alle bouwmethoden die in het DFAB HOUSE worde toegepast, zijn in de afge-

lopen jaren ontwikkeld door de onderzoekers van de ETH die betrokken zijn bij het NCCR Digital Fabrication. Dat die nieuwe technieken nu zo snel hun weg naar de bouwplaats hebben gevonden, is volgens de betrokken partijen het gevolg van zowel intensieve samenwerking tussen de verschillende wetenschappelijke disciplines als van succesvolle

Elk betonnen gebouw wordt eigenlijk twee keer gebouwd: als bekisting dat het vloeibare beton bij elkaar moet houden en uiteindelijk als de uitgeharde constructie zelf. Vooral bij afzonderlijke gebouwen kan de bekisting vaak maar één keer worden gebruikt. Daarna wordt het als afval afgevoerd. Dit zorgt voor materiaalafval en kosten. Norman Hack, projectleider van ‘Mesh Mold’ en zijn vijfpersoons team van het ETH Zürich hebben de afgelopen jaren aan een oplossing voor dit probleem gewerkt. Dat gebeurde in het kader van het Zwitserse National Centre of Competence in Research (NCCR) Digital Fabrication. In nauwe interdisciplinaire samenwerking ontwikkelde hij volgens eigen zeggen ‘s werelds eerste technologie die de twee functies van bekisting en wapening combineert binnen een digitaal fabricageproces.

Het proces begint met een lasactuator die op een mobiele robot is gemonteerd. Daarmee wordt op basis van een computermodel een fijnmazige stalen gaaswand gemaakt. Zo ontstaat een soort bekisting in de vorm van een stalen kooi.

In de volgende stap wordt beton in de kooi gegoten. Door de dichte maasstructuur en het specifieke betonmengsel loopt het beton niet weg. Terwijl andere digitale bouwtechnologieen, zoals 3D-printen van beton, nog steeds moeite hebben om een oplossing te vinden voor wapening, kunnen de stalen mazen die met Mesh Moulding zijn gemaakt de functies van zowel bekisting als wapening vervullen. Volgens ETH Zürich heeft deze technologie grote voordelen voor zowel op maat gemaakte als gestandaardiseerde betonconstructies.

Het voordeel voor maatwerkconstructies zit vooral in het feit dat er geen dure, eenmalig te gebruiken hulpmaterialen als bekistingen nodig zijn.

Voordeel voor gestandaardiseerde betonconstructies is dat ze structureel kunnen worden geoptimaliseerd. Terwijl wanden nu nog met een gelijke dikte over hun gehele lengte moeten worden gebouwd, kan met ‘Mesh Mould’ de wanddikte variëren, afhankelijk van de vereiste draagkracht van de specifieke delen. Daardoor kan niet alleen op bekisting worden bespaard, maar ook op beton.

De Mesh Mould technologie heeft kreeg in 2016 de Zwitserse Technology Award.

In de Empa/Eawag NEST-testlocatie in Dübendorf, Zwitserland, werken acht professoren van de ETH Zürich samen met het bedrijfsleven aan de bouw van het zogenaamde DFAB HOUSE. Het gaat om een testlocatie van drie verdiepingen en is volgens de betrokken partijen het eerste gebouw in de wereld dat wordt ontworpen, gepland en gebouwd met overwegend digitale processen.

Digitale fabricage heeft zich in de afgelopen jaren snel ontwikkeld binnen de bouw en architectuur. Als onderdeel van het Nationale Centrum voor Competentie in Onderzoek (NCCR) Digital Fabrication werken architecten, robotica-specialisten, materiaalwetenschappers, constructeurs en duurzaamheidsdeskundigen van ETH Zürich samen met de industrie om verschillende nieuwe digitale bouwtechnologieën in de praktijk te testen. Dat gebeurt met de bouw van het DFAB HOUSE van NEST. NEST is modulair opgezette onderzoeks- en demonstratieplatform voor geavanceer-

Na een hardingsproces van twee weken waren de elf afzonderlijke betonsegmenten klaar voor transport naar de bouwlocatie bij NEST. Dankzij de precieze planning en de prefabricage werd de installatietijd op de bouwplaats volgens EHTZ tot een minimum beperkt. Een kraan hees de betonelementen uiteindelijk op de dragende muur, waar de voorspanning plaatsvond. Werknemers trokken staalkabels in de lengterichting en dwars door de betonnen steun en in de kanalen die al in de bekisting waren gestoken. Het spannen van de kabels verhoogt de belastingscapaciteit van het systeem enorm.

en efficiënter kan maken en of het de ontwerpmogelijkheden vergroot. De afzonderlijke componenten worden rechtstreeks uit digitale gegevens vervaardigd, waardoor de conventionele planningsfase niet meer nodig is. Vanaf de zomer 2018 zal het drie verdiepingen tellende gebouw, met een vloeroppervlakte van 200 m2, klaar zijn. Het wordt een gastenverblijf.

Vier nieuwe methoden

Met de constructie van het DFAB HOUSE worden vier bouwmethoden voor het eerst in de praktijk getest. De bouw be-

Gramazio Kohler Research ETHZ>

15 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017

16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017

Smart Dynamic Casting (SDC) is een nieuw gerobotiseerd glijbekistingsproces, van ETH Zürich. Het werd ontwikkeld als efficiënte prefabtechniek ten behoeve van standaard en niet-standaard betonconstructies. En dat zonderzonder gebruik te maken van een grote bekisting.

Gedurende de twintigste eeuw heeft construeren met betonconstructies veel vernieuwingen ondergaan zowel met betrekking tot het materiaal, als de techniek en het ontwerp. Al die ontwikkelingen hebben de manier waarop gebouwen worden ontworpen nogal veranderd. Deze innovaties vergrootten de mogelijkheden voor architecten en constructeurs om meer complexe

bouwconstructies te bedenken. Vooral de komst van nieuwe Computer-Aided-Design en Computer-Aided Manufacturing (CAD/CAM) technieken hebben de mogelijkheden tot het ontwerpen van complexe vormen enorm vergroot. De ontwerpen worden echter vaak beperkt door de beschikbare productiemethoden. Complexe betonstructuren vragen om op maat gemaakte bekistingen voor ieder individueel onderdeel. Dat is vaak duur en niet duurzaam.

Smart Dynamic Casting is bedoeld om individueel vervaardigde bekisting voor complexe betonconstructies overbodig te maken.

EHT>

Video Gramazio Kohler Research, ETH Zurich, in samenwerking met: prof dr. Robert J. Flatt (PI), Amir R. Shahab (PhD), prof. Hans Hermann; Linus Mettler (PhD), Department of Civil, Environmental and Geomatic Engineering (D-BAUG), Institute for Building Materials (IfB) ETH Zurich; prof. Peter Fischer, Department of Health Sciences and Technology (D-HEST) Institute of Food, Nutrition and Health (IFNH), ETH Zurich.

Onderzoekers: Ena Lloret Kristensen (projectleider), Andreas Thoma, Ralph Bärtschi, Thomas Cadalbert, Beat Lüdi, Orkun Kasap, Maryam Tayebani

Video Het project werd uitgevoerd in het kader van het National Centre of Competence in Research (NCCR) Digital Fabrication Projectleider: Norman Hack Team: Kathrin Dörfler, Dr. Jaime Mata Falcón, Dr. Nitish Kumar, Alexander Nikolas Walzer, Dr. Tim Wangler In samenwerking met: Gramazio Kohler Research, Institute for Technology in Architecture, ETH Zurich; Agile & Dexterous Robotics Lab, Institute for Robotics and Intelligent Systems, ETH Zurich; Physical Chemistry of Building Materials Group, Institute for Building Materials, ETH Zurich; Concrete Structures and Bridge Design, Institute of Structural Engineering, ETH Zurich Industry partners: Sika Technology AG, Noe Schaltechnik GmbH

17 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2017

DFAB HOUSE Digitaal ontworpen, gepland en gebouwd Acht leerstoelen van ETH Zürich hebben zich verenigd in het National Center of Competence in Research (NCCR) Digital Fabrication met het doel om samen met partners uit de industrie het zogenaamde DFABhuis te bouwen. De wooneenheid met drie verdiepingen bevindt zich in het onderzoeks- en innovatieplatform NEST, Empa en Eawag in Dübendorf. De fabricage van de Mesh Mold-muur in mei 2017 was het startpunt voor ‘s werelds eerste gebouw om verschillende innovatieve digitale bouwprocessen onder één dak te combineren. De oplevering staat gepland voor begin 2019, waarna het DFAB-huis als tijdelijke accommodatie voor gastonderzoekers zal dienen. http://dfabhouse.ch>

Klik hier voor een artikel over DFAB HOUSE, mesh moulding en meer in Innovatieve Materialen nummer 4 2017 (pdf)

De 3D-zandprinter die wordt gebruikt voor de fabricage van de bekisting. De printer heeft een bouwvolume van 8 kubieke meter en een resolutie van een fractie van een millimeter (Foto: ETH Zürich/Tom Mundy)

24 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

ONDERZOEK

‘Nieuw materiaal maakt reizen comfortabeler dan ooit’

(a) Het 3D geweven (3DW) rooster bestaat uit Z- draden (groen), scheerdraden (rood) en opvuldraden (blauw); (b) Gele kleur geeft de soldeerlocaties aan (boven en onder) (c) Dwarsdoorsnede van 3D-geweven rooster met het stijve skelet (het gesoldeerde gedeelte aan de boven- en onderkant) en vrije roosterelementen in de kern van de structuur (d) SEM-afbeelding van het gesoldeerde bovenvlak

Een nieuw materiaal dat zo stijf is als metaal, maar flexibel genoeg is om sterke trillingen te weerstaan, zou de auto-industrie kunnen veranderen.

Tenminste, dat beweren experts van de Universiteit van Surrey. Het gaat om een onderzoek van wetenschappers uit Surrey in samenwerking met Johns Hopkins University in Baltimore en de University of California waarbij een materiaal werd ontwikkeld met hoge stijfheid en demping. De resultaten werden in september gepubliceerd in Scientific Reports van Nature, onder de titel ‘Damping of selectively bonded 3D woven lattice materials’.

Het idee was om een nieuw dempingsmechanisme te ontwikkelen op basis van nieuwe, 3D-geweven roostermaterialen (3DW), dat bestand

zouden zijn tegen sterke trillingen en tegelijk constructief toepasbaar zou zijn. Conventionele bulkmaterialen voor demping, zoals rubber, hebben een relatief lage stijfheid, terwijl stijve materialen, zoals metalen en keramiek weer een verwaarloosbare demping hebben. Kortom, men wilde een combinatie van eigenschappen maken, die onmogelijk leek.

Het team toonde echter aan dat hoge demping en structurele stijfheid wel degelijk tegelijk kunnen worden bereikt. Men ontwikkelde daartoe een 3D-geweven roostermateriaal. De roosterverbindingen zijn op speciale plekken gesoldeerd waardoor een dragende roosterstructuur ontstond.

Deze is verweven met vrije, 'zwevende' roosterdelen, die verantwoordelijk zijn

voor de demping. Daarmee zijn twee tot dusver onverenigbare eigenschappen gecombineerd.

De betrokken onderzoekers denken dat hun nieuwe materiaal zou kunnen leiden tot een nieuwe generatie van treinen, auto's en vliegtuigen, waarin reizigers weinig tot geen trillingen ervaren.

Volgens dr. Stefan Szyniszewski, hoofdauteur van het artikel in Nature en universitair docent materialen en structuren aan de Universiteit van Surrey, zou dit nieuwe materiaal voertuigen van de nabije toekomst comfortabeler dan ooit tevoren kunnen maken.

Universiteit van Surrey> Het originele artikel online>

25 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

ONDERZOEK

Foto: Joana Gil, TUHH

Op lignine gebaseerde aerogels Volgens de Duitse Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), hebben onderzoekers van de Technische Universiteit Hamburg-Harburg (TU HH) lignine-gebaseerde aerogels ontwikkeld die kunnen worden gebruikt voor de productie van isolatiemateriaal.

Aerogels zijn vaste, uiterst poreuze materialen met lage dichtheid en lage thermische geleidbaarheid.

Lignine is een interessante biobased grondstof die steeds meer in de belangstelling staat. Tot dusver was de productie van zuivere aerogels uit lignine echter niet mogelijk. Een team onder leiding van professor Irina Smirnova lijkt nu een flinke stap te hebben gezet op weg naar op lignine gebaseerde aerogels.

Lignine

Conventioneel lignine is meestal zwavelhoudend of verontreinigd en om die reden is het gebruik van lignine als basis of additief voor veel toepassingen

26 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

beperkt of zelfs onmogelijk. Hoe de onderzoekers deze problemen hebben opgelost, is beschreven in het rapport 'Stoffliche Nutzung von Lignin: Nanoporöse Materialien'.

Ze gingen uit van lignine afkomstig uit beukenhout en tarwestro, dat werd gewonnen met behulp van twee milieuvriendelijke processen, het zogenaamde Organosolv en Aquasolv-proces. In het Organosolv-proces wordt lignine gescheiden met behulp van organische oplosmiddelen. Het Aquasolv-proces is gebaseerd op hogedruk-hydrolyse met warm water. Er werden verschillende geleertechnieken onderzocht waarbij de lignine werd gecrosslinkt, gegeleerd, gedroogd en omgezet in aerogels. Eén van de meest succesvolle routes leidde tot hybride lignine-polyurethaan-aerogels met een in te stellen dichtheid tussen 50 en 250 kg/m3. Het massa-gerelateerde ligninegehalte was 78 procent. Isolatieplaten van dit type aerogel scoorden

een warmtegeleidingsvermogen van 24 mW/mK en dat is volgens de onderzoekers aanzienlijk beter dan de isolerende eigenschappen van polystyreen of steenwol.

Na afloop van het project zullen twee spin-offs bedrijven van de TU HH BioMP (www.thebiomp.de) en Aerogelex (www. aerogelex.com) de marktintroductie en verdere commercialisering van het materiaal voor hun rekening nemen.

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe> Het project rapport ‘Stoffliche Nutzung von Lignin: Nanoporöse Materialien’ is on line (pdf)>

ONDERZOEK

Supersterk en biobased

SEM-opname van de doorsnede van de vezel, waarbij de uitgelijnde nanovezels worden weergegeven (Foto: KTH)

Onderzoekers van KTH Royal Institute of Technology (Zweden) hebben een biobased materiaal geproduceerd wat sterker zou zijn van alle bekende biobased materialen, ongeacht of deze gefabriceerd of natuurlijk zijn, inclusief

hout en spinrag. Uitgaande van cellulose nanovezels, zeggen de onderzoekers er in te zijn geslaagd om de mechanische eigenschappen van deze nanovezels om te zetten in supersterke, lichtgewicht materialen voor gebruik in vliegtuigen,

auto's, meubels en andere producten.

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift van American Chemical Society (ACS Nano). Volgens auteur Daniel Söderberg, onderzoeker bij KTH Royal Institute of Technology kunnen met de nieuwe methode biobased nanocellulose vezels worden gemaakt die acht keer stijver zijn en bovendien veel sterker dan natuurlijke spinzijde draden, die algemeen worden beschouwd als het sterkste biobased materiaal. Volgens de onderzoekers overschrijdt de specifieke sterkte die van metalen, legeringen, keramiek en glasvezels. Het nieuwe procedé werd volgens KTH mogelijk door de ontwikkeling van meer kennis en beter inzicht in beheersing van de belangrijkste fundamentele parameters die essentieel zijn voor het maken van perfecte nanostructuren, zoals deeltjesgrootte, interacties, diffusie, netwerkvorming en assemblage. De studie opent volgens de onderzoekers de weg voor de ontwikkeling van nanovezelmateriaal dat kan worden gebruikt voor grotere structuren met een uitstekende treksterkte en mechanische belasting.

Meer op www.kth.se>

Civiele Techniek Civiele Techniek is hét onafhankelijke vaktijdschrift voor civieltechnisch ingenieurs en voor iedereen die direct of indirect te maken heeft met de civieltechnische sector, van grond,weg,- en waterbouw tot mobiliteit en verkeerskunde. Het blad is opgericht in 1945 als onderdeel van Polytechnisch Tijdschrift. Thema’s zijn: Water in de Openbare Ruimte + Waterbouw, Verkeer, Wegen & Mobiliteit + Smart Cities, Circulair Bouwen, Arbeidsmarkt, Asset Management, Duurzaam Beheer & Onderhoud, Geotechniek & Ondergronds Bouwen en Tunnels & Bruggen Klik hier voor de inhoud>

www.civieletechniek.net>

27 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

ONDERZOEK

RE Glass 3

Nieuwe, innovatieve en duurzame wegen voor bouwen met glas De toepassingsmogelijkheden van glas in constructies nemen voortdurend toe. Dat komt omdat de eigenschappen van het materiaal - transparantie en hoge druksterkte - ­ideaal zijn voor het maken van doorschijnende, lichtdoorlatende, ruimtelijke, structurele componenten. De fabricagegrenzen van het materiaal worden voortdurend uitgerekt. Zichtbare metalen verbindingen worden geminimaliseerd; glasoppervlakken gemaximaliseerd. Het resultaat: volledig transparante, glazen structuren. Door de dominantie van de floatglasindustrie zijn volledig glazen structuren momenteel echter beperkt tot vormen die kunnen worden gemaakt met vlakke 2D-glaselementen. Daarnaast wordt, ondanks het feit dat glas volledig recyclebaar is, het grootste deel van glas dat in de bouw wordt gebruikt, niet hergebruikt en ook niet gerecycled. Dat komt door de vaak ingewikkelde demontage en vervuiling met bijvoorbeeld coatings en lijmstoffen.

Het 4TUBouw-project RE3 Glass onderzocht nieuwe generatie van Recyclebare, Reduceerbare en Herbruikbare gietglascomponenten voor structurele en architecturale toepassingen. (4TU.Bouw is een coalitie van de vier Nederlandse Technische Universiteiten.)

Een oplossing voor zowel de beperkingen van floatglas, als het hergebruik van verontreinigd afval glas, zou kunnen worden gevonden in gegoten glas. De laatste wordt namelijk niet gehinderd door de ontwerpbeperkingen van het tweedimensionale floatglas. Door

28 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

gesmolten glas in vormen te gieten, kunnen vaste 3D-glascomponenten worden gemaakt met veel grotere dwarsdoorsneden en in vrijwel elke vorm. Deze monolithische glasobjecten kunnen worden gebruikt als repeterende eenheden voor grote, stabiele glasstructuren

die zodoende optimaal kunnen profiteren van de druksterkte van glas. Zulke componenten kunnen exact zo worden gemaakt dat ze in precies in samengestelde structuren passen zonder dat er lijm of kleefstoffen nodig zijn om ze te verbinden. Zulke eenheden van gegoten

ONDERZOEK

Foto: Faidra Oikonomopoulou, TU Delft

glas kunnen vanwege hun grotere dwarsdoorsnede veel meer onzuiverheden verdragen en kunnen worden gemaakt van afvalglas. Om dit potentieel te benutten, is het project ‘RE3 Glass’ in het leven geroepen. Doel: een methodologie en richtlijn ontwikkelen voor duurzame toepassing van constructieglas in gebouwen, en wel in relatie tot de drie stappen: Reduce, Reuse en Recycle. Kortom: een drietraps RE3-benadering

Stap 1. ‘REcycle’ door hergebruik van afvalglas

Hoewel in theorie glas eindeloos kan worden hersmolten, zonder kwaliteitsverlies, wordt in de praktijk slechts een klein percentage gerecycled, voornamelijk door de float- en verpakkingsindustrie. Het merendeel van het afgedankte glas slaagt er niet in om de hoge kwaliteitsnormen van de heersende glasindustrie te halen. Dat komt doordat het glas is verontreinigd met coatings,

kleefstoffen of andere materialen.

Daardoor komt afvalglas vaak terecht op de stortplaats. Het gebruik van afgedankt glas in gegoten componenten voor bouwtoepassingen kan echter een manier zijn om dit afval opnieuw in de toeleveringsketen te brengen. Dit komt omdat zulke gegoten componenten een hoger percentage insluitsels kunnen verdragen, zonder dat dit per se ten koste gaat van hun mechanische of esthetische eigenschappen.

Stap 2. ‘REduce’ door slimme geometrie

Het idee is om gegoten, monolitische glazen componenten van gewenste doorsnede en vorm te gebruiken in plaats van de algemeen toegepaste floatglas platen. Dankzij een onbeperkte vormvrijheid, de relatief grote dwarsdoorsnede en hun monolithische aard, kunnen zulke gegoten componenten repetitieve eenheden vormen waarvan driedimensionale, zelfondersteunende glasgevels en -wanden kunnen worden gemaakt. Extra ondersteunende structuren kunnen daarbij achterwege blijven.

Een slimme geometrie van de vorm vooral holtes en inkepingen - leidt tot lichtgewicht en tegelijk sterke componenten. Daardoor wordt niet alleen het grondstof-, maar ook het energieverbruik geoptimaliseerd.

29 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

ONDERZOEK Stap 3. ‘REuse’ door koppelbare componenten te ontwerpen

De schaarse constructies van gegoten glascomponenten gebruiken momenteel ofwel een stalen substructuur of een kleefstof met hoge hechtsterkte, minder dan 2 mm dik. Dit is noodzakelijk om de stijfheid en laterale stabiliteit van de constructie te waarborgen. Terwijl de eerste oplossing - stalen hulpstukken - de transparantie van het geheel verslechteren, leidt de tweede - lijm - tot een permanente constructie en vraagt om een intensief en nauwgezet constructieproces met extreme nauwkeurigheidseisen.

Geometrie

In het RE3 Glass researchproject zijn de mogelijkheden onderzocht van een nieuw, herbruikbaar glassysteem dat bestaat uit onderdelen die ‘droog’ zijn samengevoegd en bestaan uit in elkaar grijpende gegoten glazen elementen.

Dankzij de in elkaar grijpende geometrie kan het constructiesysteem de gewenste stijfheid en stabiliteit bereiken met minimale hulp van metalen hulpstukken.

Bovendien omzeilt het voorgestelde systeem het gebruik van hechtmiddelen en wel door een droge, kleurloze tussenlaag tussen de glaseenheden te gebruiken.

Naast het voorkomen van spanningsconcentraties als gevolg van glas-glas contact, kan deze tussenlaag ook de onvermijdelijke maattoleranties wat betreft de omvang van de glaselementen opvangen. Essentieel is dat de geometrie van de droge assemblage dusdanig is ontworpen dat circulair gebruik mogelijk is: de componenten moeten uiteindelijk intact kunnen worden ontmanteld en opnieuw kunnen worden gebruikt.

Proof of concept

Om het concept te valideren, zijn verschillende geometrische vormen ontwikkeld en beoordeeld op het gebied van mechanische vergrendeling, massaproductie en fabricage-eigenschappen.

Er zijn numerieke modellen gemaakt om de meest kwetsbare punten in de ontwerpen te voorspellen. Tegelijkertijd is onderzoek gedaan naar verschillende materialen en productiemethoden voor de droge, transparante tussenlaag, zoals PVB, PU. Als proof of concept zijn de meest veelbelovende in elkaar grijpende vormen vervolgens gegoten in een schaal van 1:2. Deze units zijn vervolgens

30 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

ONDERZOEK riërend van bierflessen en Pyrex-schalen tot schermen van mobiele telefoons. Elk type glasafval is aanvankelijk afzonderlijk gegoten. Dit om per glassoort, bij een temperatuurbereik tussen 900 en 1100 °C het vloeigedrag te definiëren, alsmede het risico in kaart te brengen van kristallisatie en de kleurveranderingen als gevolg van oxidatie en reductie.

Aan monsters met hoge viscositeit bij het eerder genoemde temperatuurbereik werden vloeimiddelen toegevoegd om de flow te vergemakkelijken en het energiegebruik voor recycling terug te dringen. Vervolgens zijn is de mogelijkheid geëvalueerd om verschillende glassoorten te mengen bij temperaturen tussen 900 - 1450 °C en zonder dat er scheurvorming optreedt tijdens de koelen uitgloeicyclus.

Foto: Faidra Oikonomopoulou, TU Delft

droog geassembleerd in series van drie en vervolgens structureel getest op afschuiving, om de haalbaarheid van het systeem te demonstreren.

Tegelijkertijd is een analyse gemaakt van de mogelijkheden en beperkingen van gerecycled glas voor toepassing in dragende componenten. In dat ver-

Nieuwe generatie band is een overzicht gemaakt van de glassoorten die de recyclingfabrieken bereiken en glastypes die dat niet doen, uiteraard met argumenten waarom wel en waarom niet.

In een reeks experimenten is verder gekeken naar mogelijkheden voor de recycling van consumenten glasafval, va-

Doel van dit onderzoek is uiteindelijk om homogene glasunits te kunnen produceren, met goede fysische en mechanische eigenschappen en dat alles ondanks de aanvankelijke onverenigbaarheid van de gemengde glassoorten. Het resultaat van het project ‘RE3 Glass’ is de nieuwe generatie van ‘REcyclable, REducible, REusable’ gietglascomponenten, die wellicht een nieuwe, innovatieve en duurzame weg openen voor bouwen met glas.

Dit artikel is gebaseerd op tekst TU4Bouw ‘RE3 Glass: a Reduce/Reuse/Recycle Strategy’ Credits: Delft University of Technology: ir. Telesilla Bristogianni, ir. Faidra Oikonomopoulou, ir. Lida Barou, dr.ir. Fred Veer, prof.ir. Rob Nijsse, ir. Erwin Jacobs, Giulia Frigo University of Twente: dr. Elma Durmisevic, ir. Pieter Beurskens Southern Illinois University, School of Art and Design: prof. Jiyong Lee, Katherine Rutecki RU3 bij de TU Delft>

31 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

AGENDA 79th Conference on Glass Problems 2018 5 - 8 november 2018, Columbus, Ohio, VS

All4Pack Paris 2018 26 - 29 november 2018, Parijs www.all4pack.com/

Composites Europe 6 - 8 november 2018, Stuttgart

European Bioplastics Conference 4 - 5 december 2018, Berlijn

Architect@work Germany 7 - 8 november 2018, Berlijn

Meeting Materials 2018 11 december 2018, Noordwijkerhout

Urban mining kongress 2018 7 - 8 november 2018, Dortmund

BAU München 2019 14 - 19 januari 2019, München

Surface 2018 13 - 15 november 2018, Den Bosch

43rd (ICACC19) 27 januari - 1 februari 2019, Daytona Beach, Fla. USA

Precisiebeurs 2018 14 - 15 november 2018, Veldhoven

Bouwbeurs 2019 4 - 8 februari 2019, Utrecht

De Betondag 2018 15 november 2018, Doelen Rotterdam

Ulmer Betontage 19 - 21 februari 2019, Ulm, Duitsland

Clay Tech UK 15 november 2018, Newark, UK

Maintenance Dortmund 2019 20 februari 2019, Dortmund

Houtdag 2018 15 november 2018, Amsterdam

AM Expo 2019 12 - 13 maart 2019, Luzern, Zwitserland

Landelijk Architectuur Congres 15 - 16 november 2018, ’s Hertogenbosch

MaterialDistict 12 - 14 maart 2019, Rotterdam

Formnext 2018 16 november 2018, Frankfurt a.M., Duitsland

JEC World 2019 12 - 14 maart 2019, Parijs

Recycling 2018 20 - 22 november 2018, Gorinchem

CCE International 2019 12 - 14 maart 2019, München

32 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

33 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2018

INNOVATIEVE MATERIALEN Innovatieve Materialen Innovatieve Materialen is een interactief, digitaal vakblad over nieuwe en/of innovatief toegepaste materialen in de civieltechnische sector, bouw, architectuur en design. Kerngedachte achter het blad is dat de materialensector tot dusver was ‘verzuild’ op basis van materiaalsoorten, waardoor veel kennis en kansen niet worden benut. Daar wil Innovatieve Materialen iets aan doen.

Innovatieve Materialen verschijnt in digitale vorm zes keer per jaar. Abonnees ontvangen een bladerbare versie plus een downloadable pdf-editie. Beide versies zijn interactief, en bevatten hyperlinks en video’s. Uitgever: SJP Uitgevers: Postbus 861, 4200 AW Gorinchem. Tel. 0183 66 08 08 Vraag een gratis digitaal proefnummer aan: info@innovatievematerialen.nl

Digitaal

Innovatieve Materialen is een digitaal vakblad, wat logischerwijs de mogelijkheid geeft om meer informatie toe te voegen dan in een conventio­ neel papieren vakblad gebruikelijk is.

Vaak wordt er bij de artikelen een koppeling gemaakt met een relevante website, achterliggende informatie, rapporten, videomateriaal en/of eerder verschenen artikelen.