Amsterdam krijgt eerste 3d-geprinte brug ter wereld

3d printing wordt stilaan een bekend begrip. Het feit dat steeds goedkopere 3d-printers op de markt komen, is daar zeker niet vreemd aan. Analisten schatten dat de wereldwijde 3d-printindustrie over een jaar of twee al zo’n dertien miljard dollar waard zal zijn en tegen 2020 al de kaap van eenentwintig miljard zal ronden.

Tot nu toe zat er echter één heel grote rem op de echte doorbraak van 3d-printing: het formaat. Haast alle bekende 3d-printers zijn gesloten toestellen; het afdrukken van het driedimensionele voorwerp gebeurt binnen een box. Daardoor zijn de afmetingen ook altijd vrij beperkt gebleven. Tot nu. De Amsterdamse start-up MX3D heeft lasrobots zodanig aangepast dat ze geschikt zijn voor het 3d printen van voorwerpen met quasi onbeperkte afmetingen.

MX3D werd in januari vorig jaar opgericht als een spin-off van het Joris Laarman Lab, dat in 2004 ontstond uit de samenwerking van designer Joris Laarman en filmmaker Anita Star. Laarman is een gelauwerd designer die in 2003 cum laude afstudeerde aan de Design Academy in Eindhoven en in 2011 door de Wall Street Journal nog werd geëerd met de Innovator of the Year Award. Zijn werk is te vinden in gerenommeerde musea over heel de wereld zoals Moma, Centre Pompidou en Rijksmuseum Amsterdam. MX3D telt vandaag een twintigtal medewerkers en wordt technisch ondersteund door partners als Autodesk, Arcelor Mittal, de TU Delft, Heijmans, Air Liquide en ABB Robotics.

‘Bij het Joris Laarman Lab ligt de klemtoon op het onderzoeken van toekomstige productiemethodes’, zegt Gijs Van Der Velden, ceo en medestichter van MX3D. ‘Er is altijd een link met digitale fabricage en vaak met 3d printing. Onze tienjarige ervaring met het onderzoeken van en het produceren met 3d-printers leidde tot de vaststelling dat er geen printer bestond die objecten ter grootte van meubelstukken in een duurzaam en constructief materiaal kon fabriceren. En dus besloten we zelf zo’n printer te maken.’

In alle richtingen printen

Het basisidee is vrij simpel: je koppelt een geavanceerd lasapparaat aan een industriële robotarm – het type dat ook bij de auto-assemblage gebruikt wordt – en zorgt er met slimme software voor dat ze samen in staat zijn zeer complexe vormen te printen in metaal. De speciale laskoppen brengen gesmolten staal aan op een metalen basis, laag na laag, en bouwen zo een brug op met een design dat zeer moeilijk of zelfs onmogelijk te realiseren zou zijn met traditionele productiemethodes en dat er zelfs eerder zal uitzien als handwerk. Twee robots printen naar elkaar toe en creëren daarbij hun eigen supportstructuur zodat ze ononderbroken kunnen blijven werken en dus een brug uit één stuk maken, in één keer. De software die het geheel aanstuurt, is gebaseerd op Dreamcatcher van Autodesk, dat het cadmodel vertaalt naar lasinstructies voor de robotarm van ABB.

Voor het printen van de brug wordt het metaal verhit tot vijftienhonderd graden Celsius. De nieuwe printer is eigenlijk een uitvloeisel van een printer met hars die MX3D eerder ontwikkelde en die nu, in combinatie met het lasapparaat, met plastic, staal, aluminium, brons, koper of een combinatie van dat alles uit de voeten kan. In tegenstelling tot klassieke 3d-printers kan dit model in alle mogelijke richtingen printen dankzij het gebruik van zesassige industriële robots die als het ware lijnen in de lucht kunnen tekenen. De technologie maakt het ook mogelijk grote voorwerpen te printen op de plaats waar ze uiteindelijk moeten terechtkomen. Dat opent natuurlijk een waaier van nieuwe designmogelijkheden voor de bouwnijverheid. Denk maar aan gevaarlijk werk zoals boven op hoge torengebouwen – zonder steigers want de robots zorgen voor hun eigen supportstructuur.

‘Voor verder onderzoek op dit terrein heeft MX3D in samenwerking met het Amsterdam Institute of Advanced Metropolitan Solutions en de TU Delft een 3D Building Fieldlab gecreëerd waar in bredere zin research wordt gedaan naar wire arc additive manufacturing’, legt Van Der Velden uit. ‘Het lab doet dienst als een expertisecentrum en een platform voor samenwerking tussen de overheid, het bedrijfsleven en kennisinstellingen waar designers, ingenieurs en wetenschappers samen oplossingen ontwikkelen en testen. We werken op dit moment met diverse partners aan lichtgewicht structuren die op geen enkele andere wijze kunnen worden gefabriceerd.’ In het AMS Institute participeren onder meer ook Wageningen University en het befaamde Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Op de werf

Amsterdam telt al meer dan negentienhonderd bruggen waarvan zo’n twaalfhonderd over de grachten, maar dit wordt de eerste die door 3d-printende robots zal worden gerealiseerd. Oorspronkelijk werd aangekondigd dat de brug ter plaatse over de Oudezijds Achterburgwal zou worden geprint, maar omdat de straten van Amsterdam zo smal en zo druk bevolkt zijn met voetgangers, is van dat plan afgezien. In de loop van de zomer zal daarom met de bouw worden gestart in een enorme loods op de NDSM-werf in Amsterdam-Noord. Hier, aan de Neveritaweg 15, is sedert eind vorig jaar ook een bezoekerscentrum dat elke vrijdag geopend is van 12 tot 16 uur en waar je de voortgang van het project zelf kunt volgen (info en groepsreserveringen: visit@mx3d.com).

Autodesk-topman Carl Bass bracht vorig jaar een bezoek aan deze locatie en had vooral woorden van lof voor het feit dat alles publiekelijk toegankelijk wordt: ‘Er gebeurt zo veel achter gesloten deuren en op papier, maar het is goed dat het hele proces wordt opengesteld voor het publiek zodat iedereen het kan volgen.’

In de planning is voorzien dat het uiteindelijke printen twee tot drie maanden in beslag zal nemen. Er wordt daarbij gebruikgemaakt van een nieuw soort staalcomposiet dat werd ontwikkeld door de Delftse universiteit en dat volgens tests negentig procent van de normale sterkte van staal heeft – geen probleem dus voor de voetgangers die er vanaf de tweede helft van volgend jaar van zullen gebruikmaken. De plaatsing van de brug is voorzien voor de zomer van 2017, nadat de kademuren van de Oudezijds Achterburgwal zijn hersteld.

Het enthousiasme bij alle betrokken partners is in elk geval groot. Voor constructiebedrijf Heijmans is het een logische stap naar de ontwikkeling van een meer geautomatiseerde bouwplaats, terwijl het er voor ABB vooral om gaat de uitstekende beweegbaarheid van hun robots te bewijzen. Voor Maurice Conti, directeur strategische innovaties bij Autodesk, is het zonder meer duidelijk dat het MX3D-platform een gamechanger is. ‘Door los te komen van de traditionele beperkingen van additieve productie opent deze technologie de deuren naar grote en relatief goedkope metaalconstructies die zo complex kunnen worden als de verbeelding van de designer’, aldus Conti.

Frans Godden is freelance tekstschrijver.