EPS architectuur marktrijp

De aanzet tot toepassing van 3D-snijtechniek was zijn afscheidstentoonstelling aan de TU Eindhoven in 2010. De tentoonstelling ging over de vraag hoe 3D-printen de wetmatigheden van architectuur zou gaan veranderen. Wat hem betreft is de techniek nog veel te traag. Het duurt zeker nog 20 jaar voordat 3D-printen in architectuur probleemloos toepasbaar is. Tot die tijd maakt René van Zuuk gebouwen van piepschuim.

Architect René van Zuuk had altijd al belangstelling voor architectuur en techniek. Hij studeerde destijds dan ook bouwproductietechniek in plaats van architectuur en was zeven jaar lang als hoogleraar aan de TU in Eindhoven verbonden waar hij architectural engineering doceerde. ‘Wat mij altijd al interesseerde, was de vraag wat de mogelijkheden van de techniek zijn. Wat gebeurt er als je als architect van techniek en materiaal uitgaat in plaats van dat je de vorm als vertrekpunt neemt.’ Een goed voorbeeld hiervan is Psyche, een villa die René van Zuuk Architects begin jaren negentig bouwden in Almere. Voor dit gebouw gebruikte hij dakplaten als gevelelementen omdat die goedkoop waren en goed isoleerden. De consequentie van deze keuze was dat hij de complete maatvoering van dit huis moest baseren op dakplaten, maar Psyche had – behalve materiaal als uitgangspunt – (nog) maar weinig te maken met 3D-snijtechniek.

Afscheidstentoonstelling

De aanzet tot toepassing van 3D-snijtechniek in architectuur, was zijn afscheidstentoonstelling over 3D-printen aan de TU Eindhoven in 2010. De tentoonstelling ging in op de vraag of en hoe 3D-printen de wetmatigheden van architectuur nu en in de toekomst zou gaan veranderen. ‘Simpel gezegd komt de meeste architectuur neer op stapelen van materialen. Je stapelt de verschillende elementen op elkaar en zo ontstaan gebouwen. Je moet de wetmatigheid van de te stapelen materialen nauwgezet volgen anders stort een gebouw in elkaar.’ Op het moment dat je als architect gaat printen, krijg je volgens Van Zuuk te maken met heel andere wetmatigheden. ‘Complexe organische vormen die bij conventioneel stapelen onmogelijk of onbetaalbaar zijn, zijn bij 3D-printen in theorie geen issue meer. Wat dat betreft is die techniek veelbelovend voor de toekomst, maar vandaag de dag is het productieproces nog enorm traag en omgekeerd evenredig met precisie.’

Betonprinter

Van Zuuk verwijst in dit verband naar de TU Eindhoven waar bouwkundestudenten experimenteren met een betonprinter. Dat apparaat print een soort betonnen worsten waarmee de architecten in spe hun vormen maken. ‘Als je die worst 2 millimeter dik maakt om zo een strakke muur te bouwen, dan staat
de printer bij wijze van spreken een hele week te printen. Als je wilt opschieten en kiest voor worsten van 5 centimeter, dan gaat het printen weliswaar sneller, maar krijg je niet de verfijning die je hebben wilt.’
Een ander probleem is volgens Van Zuuk dat het meest logische materiaal dat voor printen gebruikt gaat worden (gewapend) beton is. ‘En het lastige daarvan is dat als je de betonconstructie geprint hebt, je het materiaal aan de binnen- of buitenkant nog moet isoleren en afwerken. Dat maakt het hele productieproces alleen maar trager. Waar zit dan de winst? Ik denk dat het zeker nog 20 jaar duurt voordat 3D-printen in architectuur probleemloos toepasbaar is en als architect kan je uiteraard niet zo lang wachten met je projecten.’

Piepschuim

Van Zuuk ging daarom op zoek naar een computergestuurde techniek die vandaag de dag al wel toegepast kan worden. Zo kwam hij uit op piepschuim (EPS) en een computergestuurde 3D-schuimsnijder. Deze techniek wordt naar zijn zeggen al volop gebruikt in de jachtbouw. Daar snijden ze halffabricaten die nabewerkt worden met een frees. Het schuimsnijden is dus een bewezen betrouwbare technologie die alom beschikbaar is. Een bewijs van de mogelijkheden van gebouwen ontwerpen en produceren volgens 3D-snijtechniek is momenteel te zien in cultureel centrum KAF (Kunstlinie Almere Flevoland) in Almere. René van Zuuk Architects laat hier zeven door het bureau ontworpen projecten zien die gemaakt zijn met deze techniek. De getoonde projecten zijn ontwerpen die Van Zuuk indiende voor diverse prijsvragen. Drie van de zeven projecten vielen in de prijzen. Het zijn de Weerwaterkapel aan het Weerwater in Almere, De Koperen kamer, een paviljoen op Fraeylemaborg in Slochteren en Re-Settle, een (nood) woningbouwproject voor asielzoekers. De Koperen Kamer is inmiddels gerealiseerd. Re-Settle was als prototype te zien op de Dutch Design Week en de Weerwaterkapel is nog niet uitgevoerd.

Vormvrijheid

De keuze voor piepschuim (EPS) als basismateriaal werd voornamelijk ingegeven door de eigenschappen van het materiaal. Het is een thermoplast en dus met een gloeidraad snel en gemakkelijk in alle denkbare vormen te snijden. Naast vormvrijheid is het mooie van piepschuim elementen volgens Van Zuuk dat je
ze aan de buiten- en binnenkant kunt afwerken met materialen als polyurea (een slagvaste kunststof), acrylic one (een watergedragen harssysteem), spuitbeton of stukmateriaal. ‘Dan zou je brandwerende, zelfdragende sandwichpanelen kunnen maken die je als constructief of zelfdragend gevelelement kunt toepassen. Voor al die afwerktechnieken geldt overigens dat als je een vierkante doos van EPS wilt maken, 3D-schuimsnijden nutteloos is. De toegevoegde waarde van 3D-snijden komt alleen tot uitdrukking als je uitzonderlijke vormen wilt maken die met conventionele materialen en technieken zeer lastig te realiseren of vrijwel onbetaalbaar zijn.’ En dat vindt Van Zuuk dan ook het mooie van 3D- schuimsnijden. Het gaat snel, geeft een enorme vormvrijheid en is met alle denkbare verspuitbare materialen af te werken. ‘Als je aan de buitenkant bijvoorbeeld een toplaag aanbrengt met ijzervijlsel, dan gaat die laag roesten en lijkt het gebouw opgetrokken uit cortenstaal. Maar je kunt ook denken aan
steenstrips, mozaïektegeltjes of om het even welk stukmateriaal in welke kleur dan ook.’

Leerschool

Gebouwvormen met een 3D-snijmachine realiseren, bleek ook een interessante leerschool voor René van Zuuk en zijn collega’s. Eerst bouwden ze zelf een computergestuurde snijmachine om te experimenteren,
maquettes te snijden en de mogelijkheden te onderzoeken. Het gevoel dat je van piepschuim ook sandwichpanelen kon maken, ontstond al heel snel. EPS optimaal snijden, bleek een heel ander verhaal. ‘We maakten met de snijmachine uit een groot blok piepschuim bij wijze van experiment een eerste gewelf. De vorm op zich was prachtig, maar leverde een gigantische berg snijafval op. Dat was voor mij een volstrekt onacceptabel gegeven: 90 procent afval produceren om 10 procent gebouwelementen te maken, is niet meer van deze tijd. Met zoveel productieafval wordt 3D-schuimsnijden nooit een acceptabele productietechniek.’
Hij legt uit dat het hem niet eens om de materiaalprijs of het milieueffect te doen was. Piepschuim kost zowat niks en EPS is volledig herbruikbaar. ‘Wat wrong, was de gedachte van nodeloos veel afval creëren. Dat was niet wat me voor ogen stond.’ 0 procent snijafval ‘Op zoek naar de optimale productiemethode
en -vorm bedachten Van Zuuk cs op een geven moment dat als je een rechthoekig blok piepschuim onder een bepaalde hoek naar binnen toe in steeds kleinere ringen snijdt, je segmenten maakt die je in omgekeerde volgorde kunt stapelen tegen 0 procent snijafval. ‘Denk maar aan die plastic tonnetjes waar kinderen op het strand mee spelen; ze passen in elkaar en als je ze omdraait, kan je er een toren van stapelen.’ De Weerwaterkapel is volgens eenzelfde idee van materiaaloptimalisatie ontworpen. Uit de rechthoekige blokken piepschuim sneed Van Zuuk steeds kleinere gebogen segmenten die hij achter elkaar plaatste. ‘Weliswaar is het percentage snijafval in dit project groter dan nul, maar door flink wat gepuzzel hebben we het toch zo klein mogelijk gehouden.’

Tekst: Peter de Winter
Beeld: René van Zuuk Architects
Dit artikel is gepubliceerd in ArchitectuurNL 2/2017