Fraunhofer IWU ontwikkelt 3D gevelelementen

De gevel bepaalt de eerste indruk van een gebouw en zelfs kleine designaccenten kunnen het verschil maken tussen ‘aantrekkelijk’ en ‘spreekt mij niet aan’. De Fraunhofer IWU biedt nu een oplossing voor architecten en bouwers die op zoek zijn naar even aantrekkelijke en kosteneffectieve opties. Het gaat om opvallende 3D gevelelementen die vrijwel onbeperkte vorm- en kleurmogelijkheden hebben en geen dure vormgereedschappen vereisen.

Of het nu gaat om particulier, openbaar of commercieel vastgoed, stapsgewijs gevormde gevelelementen zijn het overwegen waard. Het proces is geschikt voor het maken van grotere en kleinere metalen elementen in de buitenschaal. In het nieuwe vormportaal van het Chemnitz Research Institute, momenteel de grootste faciliteit in zijn soort in Duitsland, kunnen stalen en aluminium platen met afmetingen tot 4 x 2 meter en een ‘uitpuilende’ diepte tot 75 centimeter in vrijwel elke vorm worden gevormd.

Fraunhofer IWU ontwikkelde samen met gevelbouwer Wirth & Co. GmbH en coatingspecialist WOBEK-Design GmbH voorbeeldelementen. Met dit gezamenlijke project demonstreren zij de technologische mogelijkheden. Ze besloten de vorm van een vis in verschillende kleurvariaties te gebruiken.

Kleur 3D gevelelementen beschermd tegen weersinvloeden

De gekleurde coating benadrukt het driedimensionale effect van de vorm van de 3D gevelelementen en zorgt voor een betrouwbare bescherming tegen weersinvloeden. De zijde van de metaalplaat tegenover het vormgereedschap (pons) krijgt eerst een vormstabiele, witte poedercoating. Ook het achteraf aanbrengen van een gekleurde inkjetprint is elastisch en wordt niet beschadigd door de plaatvorming. Het coatingproces is voltooid wanneer een UV-bestendige blanke lak, de enige laag die na het vormingsproces wordt toegevoegd, is aangebracht. Het dicht alle delen van het geverfde oppervlak af die mogelijk poreus zijn geworden door de metaalbewerking.

Het incrementeel vormen van plaatmetaal is een economische oplossing voor productie op maat en middelgrote volumes. In het vormportaal drukt een pons met een diameter van 12 millimeter geleidelijk de gewenste vorm in het plaatmetaal op basis van een bijbehorend 3D-model. Complexe geometrieën vereisen een tegenvorm aan de achterkant van de plaat. Het materiaal van de tegenvorm kan goedkoop multiplex zijn. In plaats van een tegenvorm kunnen fabrikanten ook een ander vormgereedschap of een herbruikbaar speldenkussen gebruiken. Het geleidelijke vormingsproces kost iets meer tijd, maar elimineert de noodzaak voor de dure gereedschappen die nodig zijn bij dieptrekprocessen.

Aan de hand van het voorbeeld van de ongeveer 2 meter lange, 1 meter hoge en bijna 20 centimeter diepe vis berekende het projectteam dat stapsgewijs vormen tot een productievolume van 185, economischer is dan het aanzienlijk snellere dieptrekken van een 3D gevelelement.

Systeemoplossingen

De onderzoekers overwegen ook eisen met betrekking tot de bevestiging van de 3D gevelelementen te formuleren. Dit om ontwerpmogelijkheden te voorkomen en rekening te houden met de trend naar gesloten, energiezuinige gevels. Een ander IWU-team heeft verbindingselementen voorgesteld die zijn gemaakt van goedkope kunststofkorrels, waardoor gevelelementen aan gebogen oppervlakken kunnen worden bevestigd. Maar daar houden de mogelijkheden niet op: dit team vervaardigt ook complete gevelelementen van kunststof. Op granulaat gebaseerd 3D-printen vindt zijn weg naar de gevelbouw.

Overige toepassingen

De nieuwe portaalfaciliteit maakt ook de productie mogelijk van onderdelen waarvoor geen vormgereedschappen beschikbaar zijn. Dit is vaak het geval bij historische voertuigen, omdat fabrikanten doorgaans niet verplicht zijn dure persgereedschappen langer dan tien jaar na het einde van de productie beschikbaar te houden. Artistieke creativiteit kan ook kosteneffectief worden ‘gevormd’ met incrementele methoden: er zijn al verschillende verzoeken ingediend bij de Fraunhofer IWU.