Im 3 2017 nl

Nummer 3 2017

3D-printen met cellulose Vlasvezelversterkt kunststof brugdek Eerste brug vanluchtzuiverend 3D-geprint gewapend Translucent, beton beton in aanbouw Paviljoen van genaaide houten Materials 2017 segmenten Composiet systeem verbetert Vuurvast hout aardbevingsweerstand gebouwen ‘The material formaly known as Brug van glas concrete’ Lina: ’s wereld eerstezonder biobased auto Primeur: betonkano cement

EEN

UITGAVE

VAN

SJP

UITGEVERS

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

Innovatieve Materialen is een uitgave van Civiele Techniek, onafhankelijk vaktijdschrift voor civieltechnisch ingenieurs werkzaam in de grond-, weg- en waterbouw en verkeerstechniek.

De redactie staat open voor bijdragen van vakgenoten. U kunt daartoe contact opnemen met de redactie.

1 Berichten 12 3D-printen met cellulose Zowel het Zwitserse Empa als het Amerikaanse MIT ontwikkelden afzonderlijk van elkaar een methode om met cellulose te kunnen 3D-printen.

15 Eerste brug van 3D-geprint gewapend beton in aanbouw De betonprinter van de faculteit Bouwkunde van de Technische Universiteit Eindhoven is op 16 juni 2017 begonnen met het printen van ’s werelds eerste 3D-geprinte brug van gewapend en voorgespannen beton. De fietsbrug wordt onderdeel van een nieuw stuk randweg bij Gemert.

18 Materials 2017 Uitgeverij SJP Uitgevers Postbus 861 4200 AW Gorinchem tel. (0183) 66 08 08 e-mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl

Redactie: Bureau Schoonebeek vof Hoofdredactie: Gerard van Nifterik

Advertenties Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl Een digitaal abonnement in 2017 2016 (6 uitgaven) kost € 39,50 25,00 (excl. BTW) KiVI leden en studenten: Zie ook: www.innovatievematerialen.nl € 25,- (excl. BTW) ZieNiets ook: uit www.innovatievematerialen.nl deze uitgave mag worden verveelvuldigd en of openbaar worden door middel van herdruk, fotokopie, microfilm Nietsofuit opdeze welke uitgave wijze dan magook, worden zonder voorafgaande verveelvuldigdschriftelijke en of openbaar toestemming worden door middelvan vande herdruk, uitgever. fotokopie, microfilm of op welke wijze dan ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Op 31 mei en 1 juni 2017 organiseerde Mikrocentrum vakbeurs en congres Materials in het NH Conference Center Koningshof in Veldhoven. De ‘Materials’ is het jaarlijks terugkerende vakbeurs en congres over materiaalinnovatie en -technologie. Dit jaar heeft de organisatie gekozen voor een concept gebaseerd op vier bouwstenen: (nieuwe) materialen, materiaalanalyse, oppervlaktetechnieken en verbindingstechnieken.

Een terugblik.

22 Composiet verbetert aardbevingsweerstand gebouwen Een onderzoeksteam van de West Virginia University (WVU) heeft een systeem ontwikkeld dat gebruik maakt van composietmaterialen die de aardbevingsweerstand in gebouwen kunnen verbeteren. Volgens WVU-professor Hota GangaRao en promovendus in Civiele Techniek Praveen Majjigapu, zou het systeem de constructies niet alleen aardbevingbestendig maken, maar ook beschermen tegen schade door stormen en explosies.

24 Brug van glas Onderzoekers van de faculteiten Bouwkunde en Bouwkunde en van Civiele Techniek en Geowetenschappen van de TU Delft ontwikkelen samen een glazen brug om aan te tonen dat glas zeer geschikt is voor bouwconstructies. Een brug is een goede manier om de draagkracht en veiligheid van dit materiaal te demonstreren. Het is duurzaam (gemaakt van zand, oneindig recyclebaar) en duurzaam (niet corrosief; geen roest of rot). Er is echter nog niet al te veel vertrouwen in de kracht van glas.

Daar wil het onderzoek verandering inbrengen. Inmiddels is er een proeflocatie gevonden in The Green Village op de TU Delft campus.

28 Lina: ’s wereld eerste biobased auto Studenten van de Technische Universiteit Eindhoven presenteerden half mei Lina, ‘s werelds eerste bio‐based auto: Lina. Lina werd ontwikkeld door TU/ecomotive, een studententeam van de Technische Universiteit Eindhoven en zal grotendeels worden gemaakt van biocomposiet op basis van suikerbieten en vlas.

BERICHTEN

‘Elk oppervlak wordt een zonnepaneel’ Onderzoekers van de University of Melbourne zeggen een nieuwe generatie printbare, lichtgewicht en flexibele organische zonnecellen te hebben ontwikkeld. De nieuwe polymeerzonnecellen zijn zo buigzaam dat ze van ieder oppervlak, variërend van gebouw tot kleding, een zonnecel kunnen maken.

Volgens onderzoeker dr. David Jones, Senior Research Associate en Research Group Leader kan het nieuwe zonnepaneel op commercieel verkrijgbare standaard printers worden geprint, opgerold en eenvoudigweg worden meegenomen.

Het nieuwe materiaal zou een nieuw soort lichtabsorberende moleculen bevatten die voor een hoge energieopbrengst zorgen. Voordeel is bovendien dat zulke organische zonnecellen in bulk

kunnen worden geproduceerd, tegen relatief lage kosten, simpelweg door ze op grote plastic vellen te drukken.

‘Vaak worden flexibele, lichtgewicht zonnecellen gebruikt voor gebruik op daken, op plaatsen waar silicium zonnepanelen te zwaar zijn, zegt dr. David Jones op de website van de University of Melbourne.

‘Maar ze kunnen ook heel goed dienst doen als verplaatsbare energiebron, zoals op luifels, zonneschermen of parasols.’

Een andere optie is de nieuwe zonnecellen te combineren met vensterglas, waardoor enorme oppervlakte in de gebouwde omgeving voor energieopwekking kunnen worden ingezet. De truc daarvan zit vooral in hoe de ramen het opgevangen licht afvoeren naar de ran-

Dr. David Jones, Senior Research Associate and Research Group Leader (links) en zijn collega dr. Wallace Wong, met een geprint zonnepaneel-folie (zie video)

Video

den waar de zonnecellen zich bevinden.

De onderzoekers in Melbourne zien dubbele kansen voor hun organische zonnecellen, zoals het afdekken van grote watervoorraden om verdamping te voorkomen, terwijl diezelfde afdeklaag dus energie opwekt.

Een andere mogelijkheid is toepassing op grote graansilo’s zoals die in Centraal Australië staan. Een scherm met organische zonnecellen zou daar kunnen worden gebruikt tegen oververhitting van het graan, terwijl de zonne-energie de ventilatoren kunnen aandrijven die broei moeten voorkomen.

Volgens de University of Melbourne is het probleem van fotochemische degradatie van het materiaal opgelost door gebruikte maken van nieuwe materialen en inkapseltechnologie, die de universiteit samen met CSISO ontwikkelde (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation). Recentelijk zou men ook kans hebben gezien het printproces aanmerkelijk te verbeteren.

Het gaat het printproces nu opschalen om de commerciële haalbaarheid te testen. De onderzoekers zal het een paar jaar duren voor de technologie op de markt komt.

University of Melbourne>

1 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

Mycelium lab: Paddenstoelproducten voor de bouw Het Centre of Expertise Biobased Economy (CoE BBE) en de innovatiecampus SPARK openden vrijdag 9 juni een laboratorium voor onderzoek naar de toepassing van schimmels in de bouw­ industrie. In dit zogeheten Mycelium Lab wordt onderzoek gedaan naar de toepassing van schimmels in de bouwindustrie.

Mycelium is het netwerk van hyfen (draden) van een schimmel en kan ook wel gezien worden als de wortels van een paddenstoel en is een restproduct uit de champignon- en oesterzwammenkweek.

Mycelium behoort met zijn natuurlijke oorsprong tot één van de biobased bouwstoffen waar men bij het CoE BBE, een samenwerkingsverband van Avans

2 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Hogeschool en HZ University of Applied Sciences, onderzoek naar doet.

In het laboratorium op het SPARK-terrein in Rosmalen laat men simmels groeien op verschillende voedingsbodems om hiervan myceliumcomposieten te ontwikkelen. In dit composiet fungeert het mycelium als bindmiddel om zo losse deeltjes, zoals zaagsel of stro, aan elkaar te hechten. Door middel van mallen, geproduceerd met een vacuümvormmachine, is het mogelijk om producten te laten groeien die wellicht toepasbaar zijn in de bouwindustrie.

In dit onderzoeksproject werken studenten van verschillende opleidingen samen, waaronder Bouwkunde, Engineering, Commerciële Economie, Environ-

mental Science for Sustainable Energy and Technology, Chemie en Chemische Technologie. Naast het ontwikkelen van het materiaal wordt het ook uitgebreid getest op eigenschappen zoals de sterkte, thermische isolatie en waterbestendigheid.

CoEBBE>

BERICHTEN

Gehard titanium opent wereld aan nieuwe toepassingen Onderzoekers van de Technische Universiteit van Denemarken (DTU, Danmarks Tekniske Universitet) hebben een nieuwe eenvoudige en patenteerbare methode ontwikkeld om het oppervlak van het titanium te harden. Titanium is een interessant materiaal omdat het erg licht is. Het wordt om die reden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie, maar ook toegepast in auto-onderdelen en professionele sportartikelen zoals racefietsen en golfclubs. Het kan ook worden toegepast in implantaten, omdat titanium goede biocompatibele eigenschappen heeft. Titanium is echter een zacht materiaal, wat betekent dat het niet erg duurzaam is en het oppervlak gevoelig is voor krassen of beschadigingen. Een groep onderzoekers van de DTU Mechanical Engineering heeft nu een nieuwe methode ontwikkeld voor het verharden van het oppervlak van titaniumcomponenten. De methode werkt met een gasbehandeling, waarbij het gas - bijvoorbeeld een mengsel van bijvoorbeeld koolstof en zuurstof - in alle kleine holtes en gaten in het materiaal kan binnendringen en het daarmee sterk maakt.

Oppervlak-geharde tandwielen van een 3D-geprint titaniumlegering (geprint door het Technologisch Instituut van Aarhus); Na twee verschillende ‘DTU-hardingsprocessen’

De twee betrokken wetenschappers - Morten Stendahl Jellesen en Thomas Christiansen, beiden senior onderzoeker aan de DTU - denken dat er een verband kan ontstaan tussen het eventuele succes van de verhardingsmethode en het groeiende gebruik van 3D-metaal-printen in de industrie in de komende jaren.

Zij twijfelen er niet aan dat die ontwikkeling het gebruik van titanium nog

aantrekkelijker maakt. ‘Wanneer je het oppervlak behandelt met onze methode,’ zei Christiansen, ‘en het materiaal wordt daardoor tien keer harder, dan wordt titanium plotseling een uitermate interessant materiaal voor zeer veel nieuwe, uiteenlopende toepassingen.’ www.dtu.dk>

Microscopische opname van de microstructuur van het geharde oppervlak van een tandwiel (dwarsdoorsnede). Links: voor het verharden.

Rechts: na verharding. In dit geval is de oppervlaktehardheid vijf keer verhoogd. Opnames zijn afkomstig uit een lopend MSc project van Emilie H. Valente

3 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2017

Voeg informatie toe aan de Kennisbank Biobased Bouwen De Biobased Economy speelt een belangrijke rol in de duurzame ontwikkeling van Nederland en biedt nieuwe kansen voor het bedrijfsleven. Via de kennisbank kunt u kennis vergaren en delen over de beschikbaarheid en toepassingsmogelijkheden van biobased materialen, producten en bouwconcepten. Samen versterken we zo de biobased economie.

Ruim dertig partijen in de bouwsector ondertekenden de green deal biobased bouwen. Deze producenten, architecten, adviseurs en kennisinstellingen delen hun kennis rond kansrijke mogelijkheden van biobased bouwen. Ook de ministeries van Binnenlandse Zaken (Wonen en Rijksdienst), Economische Zaken, en Infrastructuur en Milieu ondersteunen de green deal.

Bouw ook mee aan de biobased economie en voeg uw project- of productbeschrijvingen toe aan deze kennisbank.

Kijk op www.biobasedbouwen.nl voor meer informatie>

4 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

‘The construction of the Crystal Houses façade: challenges and innovations’

Ruim een jaar geleden werd in aan de P.C. Hooftstraat in Amsterdam de gevel van de Crystal Houses (MVRDV, Gietermans & Van Dijk) onthuld. De Glass & Transparency Research Group (TU Delft) was betrokken bij de ontwikkeling en het testen van de gevel en bij het dagelijkse toezicht op de constructie. De betrokken TU Delft-onderzoekers zijn prof. Rob Nijsse, dr. Fred Veer, ir. Faidra Oikonomopoulou en ir. Telesilla Bristogi-

anni. De resultaten van het project werden onlangs gepubliceerd onder de titel: ‘The construction of the Crystal Houses façade: challenges and innovations’ De glazen gevel aan de P.C. Hooftstraat is ontworpen als glazen reproductie van de originele bakstenen gevel van een voormalig herenhuis in Amsterdam. Op basis van het oorspronkelijke ontwerp bestaat de gevel nu uit meer dan 6500 massief glazen stenen, waarbij het traditionele

baksteenpatroon inclusief raam- en de deurkozijnen in glas is uitgevoerd.

Om optimale doorzichtigheid te bereiken, moest de 10 bij 12 m grote glazen gevel zelfondersteunend zijn. Eerder experimenteel werk van Oikonomopoulou wees uit dat het nodig was om een heldere UV-uithardende lijm met hoge stijfheid als hechtingsmateriaal te gebruiken. Experimenten met prototypes wezen er op dat de gewenste monolithische structurele eigenschappen van het ‘glasmetselwerk’, net als een homogeen visueel resultaat, alleen konden worden bereikt als de geselecteerde lijm in een laagdikte van 0,2 - 0,3 mm wordt aangebracht. De extreem dunne lijmlaag, plus het uitgangspunt om een zo groot mogelijke doorzichtigheid te bereiken, zorgde voor veel technische uitdagingen. Zoals de productie van uiterst nauwkeurige glazen bakstenen en het homogeen aanbrengen van de lijm, nodig om de hele gevel met opmerkelijk kleine toleranties op te kunnen bouwen.

In het recent verschenen artikel, worden de belangrijkste uitdagingen beschreven die zich tijdens de bouw van de nieuwe gevel voordeden. Verder worden innovatieve oplossingen aangegeven, van het gieten van de glazen stenen tot de voltooiing van de gevel. Op basis van de conclusies van het onderzoek en de technische ervaring die is opgedaan bij het realiseren van het project, worden aanbevelingen gedaan voor de verdere verbetering van het glasmurenwerk naar toekomstige toepassingen.

Het volledige artikel online>

Video: Building the Crystal Houses Glass & Transparency Research Group - TU Delft

5 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

SI-Modular: duurzaam bouwsysteem met houten I-balken Door de stabiliteit van de I-balken en de nauwkeurig gefreesde passtukken kunnen er volgens Mets채 Wood geen montagefouten optreden en is de constructie zeer stabiel. Voor de montage is alleen een hamer nodig.

Mets채 Wood>

Video

Architect Hans-Ludwig Stell uit M체nster, Duitsland, heeft een geavanceerd modulair systeem ontwikkeld voor een- en tweeverdiepingen woningbouw. Deze snelle en eenvoudige houtconstructie, SI-Modular, is gebaseerd op de I-beam Finnjoist van Mets채 Wood.

Hans-Ludwig Stell, mede-directeur van Stellinnovation GmbH, werd gevraagd een huistype te ontwikkelen voor gebruik in ontwikkelingshulpprojecten. Het moest zo eenvoudig mogelijk kunnen worden gebouwd. Het SI-Modulaire systeem maakt het mogelijk om de huizen volledig van hout zonder schroeven te maken, door voor de bouw simpelweg

6 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

in elkaar grijpende verbindingen te gebruiken.

De constructie van houten I-balken is vergelijkbaar met die van I-profielen van staal.

Door het hoge draagvermogen kunnen de I-balken worden gebruikt voor de muren, vloeren en daken. De I-balken zijn aan de horizontale rails bevestigd die op de vloerplaat zijn verankerd.

Bij het opbouwen van de muren zijn de dwarslopende balken zichtbaar. De afzonderlijke houten componenten worden verbonden met nauwkeurig in elkaar passende uitsparingen.

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

DÉ TAPE VOOR MOEILIJKE 0PPERVLAKKEN tesa® ACXplus 709x LSE Performer

• Deze innovatieve schuimtape in acryl hecht op een blijvende manier en zonder primer aan low-surface-energy (LSE) materialen zoals kunststof, materialen met poedercoating, etc.

• Kan gebruikt worden bij temperaturen dicht bij het vriespunt.

tesa.nl

BERICHTEN

‘Baubotanic’ Constructies van levende planten? Prof. Ferdinand Ludwig van het vakgebied voor Groene Technologieën in Landschapsarchitectuur en Daniel Schönle (beide Technische Universiteit München (TUM), afdeling Architectuur) hebben een aantal zogenaamde ‘baubotanische’ projecten gerealiseerd. Onlangs plaatste de TUM de korte YouTube film ‘Baubotanik shapes living tree branches into building facades’ van Kirsten Dirksen op haar website, waarin het werk van Ludwig en Schönle en de principes van natuurtechnische constructies worden uitgelegd.

Het idee is om biologische processen en structuren te gebruiken om innovatieve technische oplossingen en nieuwe benaderingen te ontwikkelen voor architectuur en landschaps­ ontwerp. De laatste jaren heeft prof. Ludwig verschillende architectonische concepten bedacht waarin planten een hoofdrol spelen.

Ludwig’s eerste ‘biodesign’ structuur was de baubotanik-voetbrug die in 2005 werd aangeplant. Hij denkt dat zijn Baubotanik-methoden kunnen worden opgeschaald naar gebouwen zo hoog als een boom kan groeien (ongeveer 30 meter). ‘We kunnen een huis bouwen, dat tegelijk een boom is,’ zegt Ludwig. ‘Een huisboom; boomhuis.’

TUM>

Video

2017 volume 3

INNOVATIVE MATERIALS

3D-printing cellulose World’s first 3D-printed reinforced concrete bridge Materials 2017 Composites improve earthquake resistance in buildings Glass bridge Lina: world’s first bio-based car

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

E D I T I O N

8 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Innovatieve Materialen: International edition Voor abonnees is er nu ook een gratis Engelstalige versie van deze editie beschikbaar.

Nog geen abonnee?

Stuur een mailtje naar: info@innovatievematerialen.nl

BERICHTEN

Geluidsscherm met geïntegreerde zonnecellen

Langs de N470 in Pijnacker-Nootdorp komt een geluidsscherm met geïntegreerde zonnecellen dat op jaarbasis 30 megawattuur gaat opwekken. Het geluidscherm is ontworpen door BAM Infra.

Na de zomer worden langs de N470 in Pijnacker-Zuid de laatste woningen opgeleverd van de nieuwe wijk Keijzershof.

Met het oog op optimaal wooncomfort laat de gemeente een 480 meter lang geluidsscherm plaatsen dat 2,5 meter

boven het maaiveld uitsteekt. Aan de markt is gevraagd om een innovatieve, duurzame oplossing te bedenken, die niet alleen de geluidsbelasting vermindert maar ook op slimme wijze energie opwekt.

Het geluidsscherm is goed te onderhouden en weers- en vandalismebestendig.

Om de zonnecellen te beschermen tegen opspringende steentjes van langsrijdende auto’s past BAM Infra extra dik glas toe van 8 mm aan de voor- en achterzij-

de van de zonnecellen.

Na de oplevering heeft BAM Infra de verantwoordelijkheid om gedurende tien jaar gemiddeld 30 megawattuur per jaar op te wekken, voldoende om tien huishoudens van stroom te voorzien. Via Stedin stroomt de opgewekte stroom het openbare net in. De oplevering van het scherm is gepland voor medio november 2017.

BAMInfra>

Universiteit Twente heeft 3D-print lab De Universiteit Twente heeft sinds half juni een eigen lab voor 3D-printen: het Rapid Prototyping Lab. 3D-printen wordt steeds vaker gebruikt om op een snelle manier ideeën uit te proberen en complexe vormen te produceren. UT-onderzoekers kunnen het Rapid Prototyping Lab bijvoorbeeld gebruiken voor het printen van speciale onderdelen voor hun onderzoeksopstelling. Daarnaast wordt het Rapid Prototyping Lab ingezet in het onderwijs en wordt er onderzoek gedaan naar nieuwe mogelijkheden van 3D-printen, zoals het combineren van verschillende materialen en technieken.

Volgens prof. Bart Koopman, hoogleraar biomedische werktuigbouwkunde en één van de initiatiefnemers, biedt het

Rapid Prototyping Lab veel nieuwe mogelijkheden. ‘Voor de dagelijkse gebruiker biedt dit lab net wat betere kwaliteit dan de standaard printers. Er kunnen bijvoorbeeld prints worden gemaakt die ook goed mechanisch belastbaar zijn.

Daarnaast is het educatief van belang omdat er veel verschillende printtechnieken worden aangeboden. Op onderzoeksgebied zijn er plannen om te kijken naar het printen van composieten en rubberachtige materialen. Denk dan aan het printen van een compleet kunsthart om kleppen of ondersteuningspompen te testen. Verder willen we bijvoorbeeld printen combineren met nabewerkingstechnieken in een apparaat om zo tot volwaardiger productiemachines te komen. In de toekomst willen we het

lab uitbouwen met metaalprinters en dergelijke.’

Het lab is open voor alle onderzoeksgroepen en studenten van de UT. ‘We vinden het erg belangrijk dat het lab een shared facility is,’ zegt Koopman. ‘Ook studententeams als Solar Team Twente en Green Team Twente maken nu al volop gebruik van de faciliteiten. Verder hebben we een directe link met het DesignLab van de UT. Gebruik van het lab wordt op dit moment ingebouwd in de studies Werktuigbouwkunde en Industrieel Ontwerpen.’

Meer info: www.utwente.nl/rpl>

9 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

(Image: Block Research Group)

Moderne constructies met langvergeten technieken Onderzoekers van het ETH ZĂźrich Department of Architecture (D-ARCH) hebben een betonnen vloersysteem ontwikkeld dat geen staalwapening nodig heeft en 70 procent lichter is dan conventionele betonnen vloeren. Voor het maken van de elementen is er minder beton nodig en dat is goed voor het milieu, omdat betonproductie verantwoordelijk is voor veel CO2-emissie.

Gewichtsreductie is mogelijk omdat de platen niet plat maar gebogen zijn zoals de gewelfde plafonds van gotische kathedralen. Alleen al door hun vorm kunnen ze zware lasten ondersteunen en hoeven dus niet met staal te worden versterkt.

Volgens de ETH-onderzoekers is hun ontwerp eigenlijk gebaseerd op oude bouwtechnieken die een beetje vergeten zijn.

Ze onderzochten verschillende stijlen, waaronder de Catalaanse boog (tamboerijngewelf). Deze traditionele bouwmethode werd in de late 19de eeuw naar de VS gebracht door de Spaanse

10 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

architect Rafael Guastavino, die zijn bakstenen gewelven versterkte met smalle verticale ribben aan de bovenkant. Deze ribben dienen voor het creĂŤren van een vlak oppervlak voor de vloer, en bieden ook stabiliteit onder asymmetrische

(Image: Block Research Group)

belasting, dat wil zeggen wanneer het gewicht van mensen of voorwerpen niet gelijkmatig over de gehele kamer wordt verdeeld.

De ETH-onderzoekers gebruikten dit principe van versterkingsribben voor

BERICHTEN NEST/HiLo NEST is een modulair onderzoeks- en demonstratieplatform voor geavanceerde en innovatieve bouwtechnologieën. Het is gevestigd in het hart van de Empa-Eawag campus (Empa is het vooraanstaande Zwitserse instituut voor materiaalwetenschappen en technologie).

NEST werd in 2016 opgericht om het innovatieproces in de bouwsector te versnellen. Onderdeel van het NEST-project is HiLo, een onderzoeks- en innovatie-eenheid, bedoeld voor onderzoek naar lichtgewicht betonconstructies en slimme, adaptieve bouwsystemen.

betonnen vloerelementen. Met behulp van speciaal ontwikkelde software berekenden ze hoe de ribben zouden moeten worden georiënteerd om een optimale weerstand te kunnen bieden aan druk.

Dat resulteerde in een ingewikkeld patroon van dunne lijnen die in de hoeken convergeren.

Belasting

De steunen zijn verbonden door een set stalen banden die de horizontale krachten opnemen en die dezelfde rol vervullen als de schoorbogen in oude gewelven en kathedralen. Tests hebben inmiddels aangetoond dat het systeem een asymmetrische belasting van 4,2 ton aan kan, wat volgens ETH meer dan twee en een half keer is wat de bouwvoorschriften in Zwitserland voorschrijven.

precies in elkaar moesten passen. Om de productiekosten te verlagen, maakten ze de eerste elementen met behulp van 3D-printen. In plaats van beton gebruikten ze zand gecombineerd met een bindmiddel. Deze elementen kunnen een last van 1,4 ton weerstaan en voldoen volgens ETH ook aan de Zwitserse bouwnormen.

Het onderzoek werd uitgevoerd door een team onder leiding van Philippe Block, Associate Professor of Architecture and Structure and hoofd van de Block Research Group (BRG). De uitkomsten werden eerder dit jaar gepubliceerd in Engineering Structures onder de titel Design, fabrication and testing of a prototype, thin-vaulted, unreinforced concrete floor (A. Liew, , D. López López, T. Van Mele, P. Block).

HiLo

Video NEST: Virtual tour on EMPA TV

De onderzoekers voeren nu praktijkexperimenten uit in HiLo NEST, een onderzoeksaccomodatie in Dübendorf, ten oosten van Zürich (zie kader).

Tot nu toe waren de elementen overigens nogal duur om te maken, omdat ze in ingewikkelde mallen moesten worden gemaakt, mallen die ook nog eens

ETH Zurich>

Belastingstests toonden aan de het nieuwe vloertype voldoet aan de Zwitserse Swiss constructienormen (Image: Block Research Group)

11 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

3D-printen met cellulose (1): Celluloseacetaat Traditioneel was en is cellulose - in de rol van papier - de basis om op te drukken en te printen. Dankzij onderzoek van het MIT lijkt zou het ook weleens het medium bij uitstek kunnen worden om mee te 3D-printen.

Het idee om cellulose (het meest voorkomende, natuurlijk polymeer op aarde) te gebruiken voor additive manufacturing is niet nieuw. Tot dusver stuitten onderzoekers echter op problemen. Als het materiaal wordt opgewarmd, valt het uiteen voordat het vloeibaar wordt, een verschijnsel dat kennelijk wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van veel waterstofbindingen.

In plaats daarvan kozen de MIT-onderzoekers voor celluloseacetaat: ook een polymeer en sinds het begin van de twintigste eeuw volop op de markt als grondstof voor onder meer textielvezels.

Voordeel van celluloseacetaat is dat het oplost in aceton en zo kan worden geëxtrudeerd, bijvoorbeeld met een 3D-printer. Het aceton verdampt vrijwel onmiddellijk en vast celluloseacetaat blijft achter. Met een daaropvolgende behandeling met natronloog wisten de onderzoekers de acetaatgroepen weer te vervangen door waterstof, waardoor de geprinte structuur meer stevigheid kreeg. Volgens onderzoeker Sebastian Pattinson bleek het materiaal sterker en harder te zijn dan veel conventionele materialen voor 3D-printen, zoals acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) en polymelkzuur (polylactic acid, PLA).

Electromicroscopische opname van de dwarsdoorsnede van een met cellulose ge3D-print opbect.

Op de inzet is het oppervlak weergegeven (Foto: MIT)

Om de veelzijdigheid van het proces te demonstreren voegden Pattinson en Hart bovendien een antibacteriële (kleur)stof toe aan de celluloseacetaat-inkt en printten daarmee een chirurgische pincet.

Voordeel is (in potentie) ook de printsnelheid. Veel op extrusie gebaseerde 3D-printers warmen polymeren op om ze vloeibaar te maken. Dat verwarmen limiteert de printsnelheid. Het proces van MIT is daarentegen gebaseerd op het verdampen van aceton en zou daardoor volgens de betrokken onderzoekers dus

sneller kunnen zijn.

Celluloseacetaat is volop verkrijgbaar en volgens MIT in prijs te vergelijken met kunststoffen die verwerkt worden met gebruikelijke spuitgietprocessen. Het materiaal is zelfs aanzienlijk goedkoper dan de typische 3D-printmaterialen als PLA en ABS. Dat, gecombineerd met de kamertemperatuurcondities van het proces plus de mogelijkheid om extra functionaliteiten mee te geven (als antibacteriële eigenschappen) kan het volgens de onderzoekers commercieel zeer aantrekkelijk maken.

Het onderzoek verscheen eerder dit jaar in Advanced Materials Technologies onder de titel Additive Manufacturing of Cellulosic Materials with Robust Mechanics and Antimicrobial Functionality (post doc Sebastian W. Pattinson en prof.

A. John Hart).

Meer bij MIT>

Chirurgisch klemmetje van ge3D-print cellulose waaraan een antibacteriële kleurstof is toegevoegd (Foto: MIT)

12 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

3D-printen met cellulose (2): Inkt uit het bos implantaten of prothesen. Momenteel onderzoekt Empa de mogelijkheden, waarbij de nadruk ligt op verdere ontwikkeling van materialen en de printmethode.

Empa>

Video

Net als het MIT, heeft Empa geprobeerd cellulose te gebruiken voor 3D-afdrukken. Volgens de Empa-website slaagde wetenschappers erin om milieuvriendelijke inkt voor 3D-printen te ontwikkelen op basis van cellulose nanokristallen, zogenaamde CNC’s (cellulose nanocrystals). CNC’s zijn kleine langwerpige structuren, 120 nm lang, met een diameter van 6,5 nm. Ze kunnen worden geëxtraheerd uit cellulose, samen met lignine en hemicellulose, een van de belangrijkste bestanddelen van hout.

Om 3D-microstructuren te printen gebruikten de Empa-onderzoekers een methode die ‘Direct Ink Writing’ (DIW) wordt genoemd. Het voordeel van DIW ligt volgens Empa in de bijna onbeperkte hoeveelheid materialen die beschikbaar zijn voor inkten. De cartridges kunnen worden gevuld met elke vorm van inkt en met uiteenlopende samenstelling en deze kunnen dan direct en afwisselend worden afgedrukt. De printer heeft bovendien een hoge en een lage temperatuurcartridge.

De grootste uitdaging was het optimaliseren van de viskeuze elastische eigenschappen van de CNC-inkt. De inkt

moet dun genoeg zijn om door de nozzle van de 3D-printer te kunnen worden geperst, terwijl ze ook weer zo dik moet zijn dat het materiaal na het printen in vorm blijft voor het hard is. Uiteindelijk ontwikkelden de onderzoekers een recept op basis van een polymeer dat aan die eisen voldeed en na het printen wordt gehard met UV-straling. Het resultaat was een composietmateriaal met volgens Empa uitstekende mechanische eigenschappen.

Empa denkt dat deze cellulose-inkt interessant kan zijn voor bijvoorbeeld de automobielindustrie of voor verpakkingen en zeker voor ook biomedische sector, en dan vooral voor het 3D-printen van

Microscopische opname van langwerpige cellulose nanokristallen (CNC) circa 120 nm lang en 6,5 nm in diameter (Foto: Empa)

Kaakbeen, geprint met cellulose-inkt

13 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

BERICHTEN

Aluminium gevel

Eerder dit jaar werd in Enschede de laatste hand gelegd aan een door BFAS ontworpen eigentijds winkelpand met een opvallende aluminium gevel.

Speciaal voor het project zijn twee verschillende typen gevelpanelen ontwikkeld. Op de straathoek zijn vlakke aluminium panelen te zien (dikte 60 mm) met ovale perforaties. Bij de terugliggende verticale cassettes is een vernieuwde techniek toegepast; hier is een herhalend patroon van ruiten uitgesneden die vervolgens afzonderlijk zijn gedraaid waardoor er een verrassend 3D-effect ontstaat.

Als laatste zijn de natuurstenen kaders rondom de aluminium cassettes en panelen aangebracht. De gebogen glazen winkelpui van zeven meter hoog zal ten slotte als laatste worden geplaatst.

(Fotografie: Joop van Reeken & Joost Koek ) Bron: BFAS>

14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

’s Werelds eerste brug van 3D-geprint gewapend beton in aanbouw De betonprinter van de faculteit Bouwkunde van de Technische Universiteit Eindhoven is op 16 juni 2017 begonnen met het printen van ’s werelds eerste 3D-geprinte brug van gewapend en voorgespannen beton. De fietsbrug wordt onderdeel van een nieuw stuk randweg bij Gemert.

Een van de voordelen van het printen van een brug is dat er veel minder beton nodig dan is bij de conventionele techniek, waarbij een mal wordt volgestort. De printer daarentegen legt alleen beton neer daar waar het nodig is. Dat is gunstig, want bij de productie van cement komt veel CO2 vrij, en daarvan is bij geprint beton veel minder nodig. Een ander voordeel is de vormvrijheid: de printer kan elke willekeurige vorm maken.

Ook zijn geen houten mallen meer nodig.

Een extra bijzonderheid is dat de onderzoekers in de groep van Theo Salet, hoogleraar betonconstructies, erin zijn geslaagd een proces te ontwikkelen om wapening mee te printen.

Tijdens het leggen van een betonstrook, voegt de betonprinter meteen een stalen kabel in. Met die kabels wordt de brug

15 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

De 3D - geprinte b

‘voorgespannen’, zodat er geen trekspanning in het beton kan ontstaan, want daar is beton slecht tegen bestand.

Test

De afgelopen maanden hebben de onderzoekers in de groep van prof. Theo Salet, eerst een schaalmodel (1:2) gemaakt. Die hebben ze getest qua veiligheid, onder meer door er een belasting van 2000 kilo op te plaatsen. Nu blijkt dat dit veilig kan, wordt begonnen met het printen van de betonnen elementen, die later worden gelijmd om een brug te vormen. Gedeputeerde van de provincie Noord-Brabant Christophe van der Maat verrichte onlangs op de TU/e de starthandeling.

Naar verwachting wordt het printen van de brugdelen nog deze zomer afgerond. In september gaat bouwbedrijf BAM

16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017 de brug plaatsen in de Noord-Om, een nieuw stuk randweg bij het dorp Gemert, waarin het bedrijf meerdere nieuwe innovatieve bouwmethoden toepast. Andere betrokken partijen zijn ingenieursbureau Witteveen+Bos, Provincie Noord-Brabant, gemeente Gemert-Bakel, Saint-Gobain Weber Beamix B.V., Dywidag-Systems International BV, Verhoeven Timmerfabriek en NV Bekaert SA. TUE>

Video: Koninklijke BAM Groep /Royal BAM Group Artist impression van de 3D-geprinte brug bij Gemert (BAM)

brug van Alcobendas Er wordt aangenomen dat de eerste 3D-geprinte voetgangersbrug ter wereld, weliswaar niet ceconstrueerd van voorgespannen beton, staat in het park van Castilla-La Mancha in Alcobendas, Madrid. Ze werd geopend op 14 december 2016.

De brug is ontworpen door het Institute for Advanced Architecture of Catalonia (IAAC), is 12 meter lang, 1.75 meter breed en geprint met micro-versterkt beton.

Volgens de IAAC is de brug, die complexe, ‘natuurlijke’ vormen heeft, ontwikkeld op basis van parametrisch ontwerp (computational design). Daardoor is het volgens IAAC mogelijk de verdeling van materialen te optimaliseren en de hoeveelheid afval te minimaliseren. Computational design maakt het

mogelijk alleen daar materiaal aan te brengen waar het echt nodig, en dat met volledige vormvrijheid.

Het project werd ontwikkeld door een multidisciplinair team van architecten, werktuigbouwkundig ingenieurs, bouwkundige ingenieurs en vertegenwoordigers van de plaatselijke overheid.

Ook Enrico Dini, specialist op het gebied van grootschalige 3D-print projecten en medewerker van IAAC, maakte deel uit van het team.

De bouw van de brug lag in handen van het Spaanse bouwbedrijf ACCIONA. IAAC>

17 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Materials 2017

Op 31 mei en 1 juni 2017 organiseerde Mikrocentrum de vakbeurs en congres Materials in het NH Conference Center Koningshof in Veldhoven. De ‘Materials’ is het jaarlijks terugkerende bijeenkomst over materiaalinnovatie en -technologie. Dit jaar heeft de organisatie gekozen voor een concept gebaseerd op vier bouwstenen voor oplossingen voor materiaaluitdagingen: (nieuwe) materialen, materiaalanalyse, oppervlaktetechnieken en verbindingstechnieken.

Doel van Materials is om de materiaalwetenschap te verbinden met de alledaagse praktijk. Maar dit jaar was er niet alleen aandacht voor materialen.

Want bij materiaaluitdagingen spelen analysetechnieken, oppervlaktebehandelingen en verbindingstechnieken ook een grote rol. Zowel de beursvloer als het lezingenprogramma werden in zijn geheel gebouwd op deze vier pijlers.

Materials bood dit jaar ruim veertig kennissessies, verdeeld over de vier bouwstenen. Opvallende highlight uit het lezingenprogramma was de keynote verzorgd door Peter Heideman, Architect AvB, StudioSK/Movares: ‘Ontwerpproces verandert door Computational Design’.

Peter Heideman vertelde over de rol van software op het ontwerpproces en robotisering van het maakproces. De rollen in het ontwerpproces veranderen drastisch; aan het begin van het ontwerpproces worden integraal ontwerp-

18 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

parameters bepaald (waarbij een analogie met het integraal vastleggen van informatie middels DNA in celkernen opgaat).

In de productie vervallen arbeidsgangen en wordt alleen materiaal toegepast waar nodig. De bouwkolom zal gaan lijken op processen die in de automobiel en luchtvaartindustrie inmiddels normaal zijn.

Met meer dan 85 exposanten en meer dan 40 kennissessies zegt Materials een brug te willen slaan tussen wetenschap en

concrete toepassing. Naast de sessies waren er zogenaamde ‘experience area’s’ met live demo’s in het Analysepaviljoen, een expositie van nieuwe materialen in het Innovatieve Materialen paviljoen en demonstraties van de nieuwste technieken op de Materials Joining Exhibition.

De volgende editie van Materials 2018 - Vakbeurs & Congres is gepland voor 30 en 31 mei 2018, NH Conference Centre Koningshof, Veldhoven. www.materials.nl>

Innovatieve Materialen paviljoen: solid cast glass units: Voor de restauratie van het Lichtenbergkasteel in Maastricht zijn vaste gietstukken ontwikkeld om de ontbrekende delen van het monument te voltooien. De componenten zijn ontworpen in drie verschillende maten, passend bij de bestaande bouwtechniek en esthetiek van de originele metselwerk. Met het oog op de ‘omkeerbaarheid’ van het systeem zijn de glazen eenheden zodanig in elkaar passend gemaakt, dat algehele stabiliteit wordt gewaarborgd zonder dat er permanente lijmverbindingen aan te pas komen. De uitgestalde 1: 2 schaalmonsters zijn in ovens in het TU Delft Glass Lab vervaardigd.

TU Delft Glass Transparency Research Group>

19 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Innovatieve Materialen paviljoen: 3D-betonprinten 3D-betonprinten werd tot nu toe vaak geassocieerd met koude grijze gebouwen, zoals die in China werden gemaakt. Bruil heeft nu de eerste concrete stappen gezet in de 3D-drukrevolutie van de bouwindustrie door software te ontwikkelen waarmee het 3D-model van de architect makkelijk kan worden omgezet in printbanen. Met deze innovatie kan het drukproces en het eindresultaat direct worden gesimuleerd, waarna het drukken onmiddellijk kan worden gestart.

Bruil BV, Ede. www.bruil.nl>

Innovatieve Materialen paviljoen: Basaltsteenproducten Basalt steenvezels worden onder invloed van een katalysator gemaakt uit gesmolten basaltsteen. Degesponnen vezels worden roving genoemd en worden op zogenaamde bobins opgerold. Vanaf dit stadium kunnen er allerlei producten van worden gemaakt, variĂŤrend van isolatiedekens tot composietmateriaal.

Vulkan Europe: www.vulkan-europe.com>

20 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Innovatieve Materialen paviljoen: Gebogen, in elkaar grijpende, gegoten glazen componenten De Glass Masonry Bridge, ontworpen voor het TU Delft Green Village, bestaat uit gebogen in elkaar grijpende gegoten glazen componenten, samengeperst om een stabiele boog te vormen. Tussen de glasstenen wordt een transparante tussenlaag geplaatst om spanningen te vermijden. Dergelijke droge aansluitingen maken het mogelijk de montage en demontage van de constructie gemakkelijk te maken en hergebruik te bevorderen.

De 1: 2 schaalmodellen zijn gemaakt door in het TU Delft Glass Lab.

TU Delft Glass Transparency Research Group>

Innovatieve Materialen paviljoen: WasteBasedBricks WasteBasedBricks zijn bouwstenen gemaakt van verschillende soorten, veelal keramisch afval, gecombineerd op verschillende manieren om nieuwe kleuren, texturen, vormen en maten te creĂŤren. Alle producten voldoen aan de huidige eisen van de industrie en kunnen zowel voor binnen als buiten worden gebruikt.

StoneCycling: www.stonecycling.nl>

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Innovatieve Materialen: Computational design en circulair bouwen: prototype van 3D-geprint ‘Concrete Pavilion’ Computational design en de vaardigheid van computational thinking worden meer en meer onderdeel van circulair bouwen. In het 3D-model wordt door middel van parameters waarde toegevoegd en wensen vertaald in de toekomst van bouwwerken. Eén van de belangrijkste ontwikkelingen die momenteel in de bouw voet aan de grond krijgt is de circulaire economie. Deze ontwikkeling heeft vergaande impact op de keten, wat vooral wordt veroorzaakt door het verschuiven van bezit/eigendom in de keten. ‘Gebruik’ is het nieuwe bezit.

In samenwerking met verschillende kennisinstituten en marktpartijen is de afgelopen jaren onderzoek gedaan naar deze ontwerpmethodieken voor de bouw.

Binnen Movares is tussen de afdelingen Constructief Ontwerpen, Dynamica en StudioSK een multidisciplinaire vakgroep computational design gevormd, waarbij ook diverse bedrijven en afstudeerders aangesloten zijn. Deze samenwerking in een vernieuwde digitale bouwkolom en inzet van nieuwe softwaretools biedt engineers de mogelijkheid materiaal in constructies zo efficiënt mogelijk in te zetten, wat ten goede komt aan de duurzaamheid van een constructie. Daar valt veel winst te behalen, onder meer in het kader van CO2-reductie.

Peter Heideman, Architect AvB, StudioSK/Movares: ‘Ontwerpproces verandert door Computational Design’.

21 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Hota GangaRao (links) en Praveen Majjigapu inspecteren een structuur na een test in het WVU-lab

Composietsysteem verbetert aardbevingsweerstand gebouwen Een onderzoeksteam van de West Virginia University (WVU) heeft een systeem ontwikkeld dat gebruik maakt van composietmaterialen die de aardbevingsweerstand in gebouwen kunnen verbeteren. Volgens WVU-professor Hota GangaRao en promovendus in Civiele Techniek Praveen Majjigapu, zou het systeem de constructies niet alleen aardbevingbestendig maken, maar ook beschermen tegen schade door stormen en explosies.

Het team van WVU ontwikkelde een driedelig systeem bestaande uit wiggen, (stalen) duvels en composietmateriaal. Het idee is om met dit pakket aan maatregelen bepaalde delen van een constructie te versterken. Eerst worden de exact op maat gemaakte wiggen in de oksels van constructieverbindingen vastgelijmd. Daarna worden ze met (metalen) duvels vastgezet en vervolgens ingepakt in composietmateriaal. Men

22 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

snijdt meerdere vellen composietmateriaal in vooraf berekende stukken die als een puzzel rondom de wiggen en de betonnen constructie worden gewikkeld. Alles wordt dan nog een keer extra versterkt met meer hars. Zodra het hars is uitgehard, is het geheel van verschillende materialen een sterke eenheid geworden die voldoende weerstand geeft om aardbevingen te kunnen weerstaan.

Eenvoud

Het vergrendelen van een constructie met wiggen lijkt een simpele oplossing en dat is ook de bedoeling. ‘De kracht van het systeem zit in de eenvoud’, zegt GangaRao op de website van de WVU. Volgens GangaRao is versterking van oude gebouwen normaal gesproken duur en arbeidsintensief en biedt zijn systeem een betaalbare oplossing om gebouwen afdoende aardbevingbesten-

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017 dig te maken.

Het systeem is geschikt voor constructies gemaakt van uiteenlopende materialen, zoals beton, hout en composieten. Ook de wiggen kunnen worden gemaakt van verschillende materialen, afhankelijk van hun toepassing.

Faaltesten

Plaatsen van wiggen

Het team heeft het (overigens gepatenteerde) versterkingssysteem uiteraard aan faaltesten onderworpen. Om te beginnen is een testconstructie in het lab beproefd zonder het drieledige systeem. Het bleek te bezwijken onder een belasting van ton. Met het systeem bleek dezelfde (maar versterkte) constructie bijna 50 ton te kunnen weerstaan tot ze faalde.

Veldexperimenten

GangaRao wil de laboratoriumtests nu uitbreiden naar veldexperimenten op torens of andere bestaande constructies.

Zijn uiteindelijke doel is om een snel en makkelijk aan te brengen systeem te kunnen aanbieden dat constructies als gebouwen en bruggen maximaal sterkte geeft.

Hij zoekt momenteel samenwerking met industrie, bouwbedrijven, financiers, maar ook met belanghebbende steden, staten en landen.

West Virginia University>

Aanbrengen van het composietmateriaal

Video: testing

Video: interview met WVU-professor Hota GangaRao

23 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Brug van glas

Onderzoekers van de faculteiten Bouwkunde en van Civiele Techniek en Geowetenschappen van de TU Delft ontwikkelen samen een glazen brug om aan te tonen dat glas zeer geschikt is voor bouwconstructies. Een brug is een goede manier om de draagkracht en veiligheid van dit materiaal te demonstreren. Het is duurzaam (gemaakt van zand, oneindig recyclebaar) en duurzaam (niet corrosief; geen roest of rot). Er is echter nog niet al te veel vertrouwen in de kracht van glas. Daar wil het onderzoek verandering inbrengen. Inmiddels is er een proeflocatie gevonden in The Green Village op de TU Delft campus.

The Green Village is een terrein op de campus van de TU Delft, waar allerlei technische, duurzaamheidsgerelateerde onderzoeksprojecten zijn ondergebracht.

Tussen het groene dorp en de campus is er een veertien meter breed kanaal waarover een nieuwe brug, 2,2 meter breed, moet worden gebouwd. Aangezien de afdeling Bouwkundig Ontwerp van de Faculteit Bouwkunde van de Technische Universiteit Delft een goede ervaring had met een experimentele gevel, gemaakt van gegoten glasblokken voor de Chanel-winkel in Amsterdam, werd besloten hetzelfde bouwmateriaal te gebruiken om een glazen boogbrug voor het groene dorp te bouwen.

24 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Duurzaam

Glas is een goede keuze voor een groene brug, want glas is een zeer duurzaam materiaal; het is gemaakt van zand, het corrodeert niet, en het is 100 procent recyclebaar zonder verlies van kwaliteit.

Bovendien is glas transparant, het straalt en schittert en voegt een interessante esthetische waarde toe aan de brug.

Trekspanning

Om een glazen boogbrug te bouwen is een tijdelijk ondersteunende structuur nodig. Hiervoor is een lensvormige vakwerkbrug van staal en glas ontworpen.

De diagonalen werden gelijmd in een bundel van zes massieve glasstaven van 20 mm diameter met UV-hardende lijm.

In het midden bestaat er een holle stervormige centrale balk, waardoor een

staalstaaf met een diameter van 8 mm werd geplaatst. Om een stevige verbinding te maken tussen deze stalen staaf en de zes glazen staafjes daaromheen, werd besloten om de stalen staaf voor te spannen en zo een permanente druk op de glazen staafjes te zetten. Er is voor gekozen de voorspankracht gelijk te laten zijn met de maximale trekkracht in een diagonaal. Op die manier zal in de

25 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017 praktijk het glas nooit worden belast op trek; trekspanning is ongunstig voor het materiaal.

Tijdelijk

In de glazen stenen zijn gaten gemaakt waardoor een verlengde stalen staaf werd aangebracht. Bovenop de twee vakwerk dragers is een golfplaat gemonteerd die de basis vormt van het loopvlak van de brug. Deze stalen/glazen lensvormige vakwerkbrug is tijdelijk. In

de nabije toekomst, nadat alle nodige tests in de TU Delft zijn uitgevoerd, wordt de uiteindelijke brug gemaakt. Dat houdt in dat de gegoten glazen stenen van de glazen boog direct op de golfplaat worden geplaatst.

Nadat de laatste steen in positie is gezet, wordt de glazen boog afgemaakt en worden de steunen, die verbonden zijn met de betonnen basisblokken, verwijderd. Ze worden gerecycled en kunnen

opnieuw worden gebruikt in een ander project.

Wat overblijft is een glanzende glazen boogbrug die zich uitstrekt over het veertien meter lange kanaal.

Ate Snijder, Rob Nijsse, Telesilla Bristogianni, Joris Smits, Wan-Yun Alice Huang, Kees Baardolf, Christian Louter, Rafail Gkaidatzis, Fred Veer; Glass & Transparency Research Group, TU Delft

Op 15 mei werd in de Green Village van de TU Delft een bijzonder experiment gehouden. Zestig studenten testten of een glazen brug net zo sterk is als een brug van beton

26 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

The making of ...

De brug werd volledig gebouwd in het CiTG lab. Na de voltooiing werd het op een vrachtwagen geplaatst, naar de site gereden, en door Zwatra Transport op locatie gehesen.

De onderstaande video toont het proces van het maken van de drie structurele glazen componenten. De glazen bundels werden oorspronkelijk ontwikkeld door Rob Nijsse, Faidra Oikonomoupoulou en Erik van den Broek.

De eindverbindingen zijn herontworpen voor een betere uitstraling en voor het introduceren van een voorgespan kabel.

Door de glasbundels voor te spannen worden trekspanningen in het glas zelf vermeden en de trekstijfheid van de totale diagonaal significant verhoogd.

Om de veiligheid van de brug te waarborgen, zijn alle glasdiagonalen belast tot 2,5 keer de maximale verwachte belasting.De glazen eindblokken en de glazen platen voor de balustrades zijn waterstraal-gesneden door Alleswatersnijden.nl.

De blokken waren lastig te bewerken vanwege hun dikte van 65 mm, maar vooral omdat gat onder een lastige hoek door het blok moest worden gemaakt.

Deze ongewone glazen onderdelen werden vervolgens vastgezet aan het stalen frame met behulp van dubbelzijdig acrylaattape.

De glazen vleugels zijn volledig gemaakt van waterstraal gesneden glas. Ze bestaan uit vier lagen van 6.6.2 ongehard float glass en zijn aan elkaar gelijmd met behulp van UV-hardende Delo lijm.

De twee glazen platen in het midden zijn kleiner en donut-vormig. Tussen de donuts bevinden zich doorvoerkanalen voor de roestvrijstalen kabels. De gaten in de donuts zijn er om gewicht en lijm te besparen. De grootte van de gaten is geoptimaliseerd voor een afnemende hoeveelheid afschuifkracht die aan de bovenzijde van de vleugels optreedt.

Glazen vleugel ter ondersteuning van de kabels van de balustrade

Lens liggers worden geassembleerd in CiTG lab TU Delft

Onderzoeker Ate Snijder met proefmodel van glazen boogbrug

27 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

Lina

’s Wereld eerste biobased auto Studenten van de Technische Universiteit Eindhoven presenteerden half mei Lina, ‘s werelds eerste biobased auto: Lina. Lina werd ontwikkeld door TU/ecomotive, een studententeam van de Technische Universiteit Eindhoven en zal grotendeels worden gemaakt van biocomposiet op basis van suikerbieten en vlas.

Bijzonder aan Lina - een vierpersoons stadsauto- is dat het volledige chassis, carrosserie en interieur zijn vervaardigd uit biobased materialen. Dankzij haar gewicht van slechts 310 kilo, is de auto ook erg efficiënt.

De bedenkers van Lina willen met hun biobased auto een antwoord geven op de trend naar lichtere, maar in de productie energieverslindende materialen.

De grootste trend in de huidige automotive industrie is het efficiënter maken van auto’s. Hoewel dit een goede ontwikkeling is, heeft dat ook een negatieve kant. Autofabrikanten kiezen steeds vaker voor lichtgewicht materialen zoals aluminium en koolstofvezel om een lichtere, en daarmee efficiëntere auto te produceren. Echter, kosten aluminium en koolstofvezel vijf tot zes keer méér energie om de vervaardigen dan staal,

28 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

het materiaal dat ze vervangen. Dit heeft als gevolg dat de energie die wordt bespaard tijdens het rijden, wordt besteed aan het produceren van de auto. Daarnaast zijn deze materialen nauwelijks recyclebaar.

Biocomposiet

TU/ecomotive maakt voor hun chassis gebruik van een samenstelling van een bio‐composiet en een bio‐plastic.

Het bio‐plastic, ook wel PLA, wordt in honingraatstructuur toegepast als kernmateriaal en is volledig vervaardigd

uit suikerbieten. Daaromheen worden bio‐composiet platen geplaatst. Dit bio‐ composiet is gemaakt op basis van vlas.

Het bio‐composiet is qua sterkte/gewichtratio vergelijkbaar met het bekende glasvezel, maar dan op duurzame wijze vervaardigd. Ook de carrosserie is op basis van vlas gemaakt.

Snufjes

De aandrijving van Lina is elektrisch.

Energie komt uit modulaire accupakketten waarmee twee DC‐motoren worden aangedreven. Het vermogen is 8 kW

en hiermee kan zij een snelheid van 80 km/u bereiken.

Volgens TU/ecomotive is niet alleen het materiaal waar Lina van gebouwd is innovatief, maar ook de high tech snufjes mogen er zijn. Zo beschikt Lina over NFC technologie in de deuren, zodat de auto ontgrendeld kan worden met bijvoorbeeld een telefoon of pasje. Dit met het oog op de toepasbaarheid van Lina in zogenaamde car‐sharing platforms, waarbij meerdere gebruikers meerdere auto’s, of Lina’s, kunnen delen. http://tuecomotive.nl

29 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2017

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

SJP Uitgevers

Digitaal

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

Postbus 861 4200 AW Gorinchem tel. (0183) 66 08 08 e-mail: info@innovatievematerialen.nl Een digitaal abonnement in 2017 (6 uitgaven) kost € 39,50 (excl. BTW) www.innovatievematerialen.nl