Eerste 3D-geprinte lichte voetgangersbrug HaskoningDHV

In samenwerking met Royal DSM (onder meer pionier in 3D-printmaterialen) en met CEAD, leverancier en ontwikkelaar van 3D-printtechnologie met de focus op grootschalig printen met composiet, leidt Royal HaskoningDHV naar eigen zeggen 'een revolutie in de bruggenbouw' en het ontwerp hiervan.  Business development manager Maurice Kardas van Royal HaskoningDHV:  "Deze samenwerking zorgt voor een verandering van de zienswijze over de manier waarop we denken over de vorm en functionaliteit van bruggen in onze samenleving."

Grenzen verleggen

Bruggen van vezelversterkte kunststof (VVK) staan al langer bekend om hun langere levensverwachting en lagere levenscycluskosten in vergelijking met stalen bruggen. Kardas: "Hier wordt nu voor het eerst gebruikgemaakt van een nieuwe 3D-printtechnologie, die ons in staat stelt op grote schaal vezelversterkte thermoplastische onderdelen te printen. Samen met het nieuwe thermoplastische composietmateriaal luiden we een nieuw tijdperk van duurzaamheid in en verleggen we de grenzen van de functionaliteit van bruggen."

Digital twin

Door sensoren in het ontwerp op te nemen, is men optimaal in staat om een digital twin van de brug te bouwen. Deze sensoren kunnen het onderhoud voorspellen en optimaliseren, de veiligheid waarborgen en de levensduur van de bruggen verlengen. Het kan ook nieuwe functionaliteiten bevatten, zoals het monitoren van vitale milieuaspecten en het verbeteren van het besluitvormingsproces voor onderhoud en inspectie via dynamische realtime rapporten over de toestand van de brug. "In samenwerking met CEAD en DSM transformeren we het traditionele draaiboek op het gebied van brugontwerp en -bouw."

De combinatie van de expertise op het gebied van generatief ontwerpen en voorspellende modelleringstechnieken van de drie partners vergroot de ontwerpvrijheid. Het zorgt ook voor een efficiënter brugontwerp, waar enkel het materiaal wat ook echt nodig is, wordt gebruikt. "Door het samenbrengen van de nieuwe printtechnologie met het nieuwe thermoplastische materiaal zijn we in staat de 3D-printingstrategie te optimaliseren en de mechanische eigenschappen van de brug te verbeteren."
Patrick Duis van DSM: "Het gebruik van een materiaal als Arnite heeft enorme voordelen voor de bouw van bruggen. In plaats van de traditionele materialen staal of beton te gebruiken, kunnen deze bruggen veel duurzamer zijn en meer flexibiliteit bieden bij het ontwerpen met behulp van recycleerbare materialen. We weten dat ontwerpen die voorheen als uitdagend of onmogelijk werden beschouwd om met de bestaande productiemethoden te produceren, nu mogelijk zijn met 3D-printing en we zijn blij dat we onze rol in deze samenwerking kunnen spelen."
Ceo Maarten Logtenberg van CEAD: "3D-printen is in de loop der jaren sterk geëvolueerd. Dit prototype van deze 3D-geprinte brug toont de enorme stappen die we zetten om de toekomst van deze industrie te veranderen, niet alleen door de bouw te versnellen, maar ook door het productieproces kosten- en tijdbesparend te maken ten opzichte van huidige composiet productie methoden. We hebben deze technologie ontwikkeld voor precies dit soort industriële toepassingen, waardoor ze duurzamer en makkelijker - in sommige gevallen zelfs mogelijk - te produceren zijn."

Voorbeeld van samenwerken

Dit project is een voorbeeld van hoe bedrijven in Nederland samenwerken om een voortrekkersrol te vervullen in de transitie naar circulariteit - een project dat innovatief en concurrerend is in het transformeren van bruggenbouw voor de toekomst. De rol van Royal HaskoningDHV neemt de vorm aan van brugontwerper, terwijl CEAD de grootste composiet 3D-printer heeft ontwikkeld en DSM het composietmateriaal levert. DSM en CEAD werken ook samen aan voorspellende modellering om materiaal en printproces te optimaliseren.

Maurice Kardas deelt op het IABSE-congres van 4-6 september 2019 in New York City de nieuwe inzichten en laatste ontwikkelingen op het gebied van 3D-geprinte VVK-bruggen.