Printend uit de wooncrisis: ‘keiharde noodzaak’

Het lijkt soms alsof vers geprint beton een eigen wil heeft. Het mengsel reageert voortdurend op veranderingen in de temperatuur tijdens het uitharden en heeft de neiging om bij onvoldoende stijfheid als een plumpudding in elkaar te zakken. Om het nog ingewikkelder te maken moet je tijdens het printproces rekening houden met overhellende wanden en het veranderende gewicht van de constructie.

Met een beetje fantasie kun je betonprinten vergelijken met koorddansen op een flinterdun koord; je mag niet te snel printen (dan raakt het bouwwerk instabiel), maar ook niet te langzaam (dan hechten de geprinte laagjes niet meer). Ga er maar aan staan.

Maatwerk op grote schaal

Onder deze moeilijke omstandigheden zoekt Theo Salet met zijn team al jarenlang naar manieren om vormvaste en veilige structuren te ontwikkelen waardoor unieke woningen met een eigen karakter uit de betonprinter kunnen rollen. Geen standaardisatie dus, maar maatwerk op grote schaal.

Het project bezorgde hem de nodige hoofdbrekens. Salet is hoogleraar en decaan van de faculteit Built Environment op de TU/e en initiatiefnemer en kartrekker van Project Milestone, een samenwerking van TU/e, gemeente Eindhoven, bouwbedrijf Van Wijnen, bouwmaterialenproducent Saint Gobain Weber Beamix, ingenieursbureau Witteveen + Bos en woningbelegger Vesteda.

Jarenlang werkte Salet met PhD-studenten Rob Wolfs en Zeeshan Ahmed, masterstudenten en andere partijen toe naar de bouw van de eerste volledige 3D-geprinte woning die aan alle bouweisen voldoet. Regelmatig moest hij teleurstellingen slikken, zoals tijdens de zoektocht naar de juiste combinatie van beton en isolatiemateriaal voor de sandwichwanden, maar even zo vaak volgde het besef dat zijn team progressie boekte.

“Dat we nu al zover zijn gekomen, maakt me een trots man”, zegt Salet terwijl hij deze morgen over het terrein bij de 3D-geprinte woning in het Eindhovense Meerhoven struint. Trots is hij ook op het feit dat de ontwikkelde kennis zo snel zijn weg heeft gevonden naar de industrie. Een muur printen is één, maar een volledige woning produceren, dat is wel even andere koek. Dat kan alleen maar samen met de juiste industriële partners, benadrukt de hoogleraar.

“Het mooie is; er valt nog zoveel winst te behalen, alleen al door te leren van deze ervaring”, verduidelijkt hij, terwijl zijn oog over het bouwwerk glijdt. De vorm van de woning is geïnspireerd op die van een zwerfkei, een gepolijste versie van de behuizing die vroeger in de tekenfilmserie Flintstones te zien was. Met een strakke en moderne inrichting vanbinnen.

Keiharde noodzaak

Er is een reden waarom Salet ziel en zaligheid in dit project stopt. De urgentie is hoog, benadrukt hij deze morgen meerdere keren. “Het gaat hier niet om de ambitie van een of andere wetenschapper, het gaat om de keiharde noodzaak om grote veranderingen in onze manier van bouwen door te voeren”, doelt Salet onder meer op het alsmaar uitdijende woningtekort en de nijpende klimaatproblematiek. “Realiseer je dat we in Nederland alleen al in 10 jaar een miljoen woningen moeten bouwen en dat we in 30 jaar 7,5 miljoen huizen drastisch moeten verduurzamen. Bovendien gaat de infrastructuur uit de jaren 60 en 70 richting het einde van de ontwerplevensduur. We staan voor een ongekende opgave.”

Ongekende opgaves vragen om rigoureuze maatregelen. Feitelijk moet je de volledige keten omgooien, betoogt de hoogleraar. De bouw moet meer gericht op de vraag uit de samenleving, en tegelijkertijd productiever en duurzamer. People, profit, planet, kortgezegd. Dat is volgens Salet de lijn waarlangs we de transitie moeten voeren. Daarvoor is nauwe samenwerking tussen de academische wereld, de industrie en de overheid van groot belang. Het triple helix model. Salet: “Maak er maar het quadruple helix model van. Je moet de burger er ook bij betrekken. Het is toch gek dat bewoners amper iets te zeggen hebben over hun eigen bebouwde omgeving?”

Om die keten te doorbreken moet eerst de noodzaak bij alle betrokken partijen voelbaar zijn. Salet: “Neem de overheid, die moet beseffen dat ze door het woningtekort met een vraagstuk zit waar ze zelf het antwoord niet op weet, simpelweg omdat niemand het antwoord heeft. De academische wereld kan de innovatie aanzwengelen, maar dan moet er wel een concrete vraag op tafel liggen. De industrie moet bovendien in de gelegenheid komen om de slag naar een hoogwaardige maakindustrie te kunnen maken. De gemeente Eindhoven heeft dit bij Project Milestone begrepen en durfde deze unieke uitdaging wel aan.”

De overheid kan namelijk de condities scheppen die samenwerkingsverbanden bevorderen waardoor innovatie versnelt. “Creëer proeftuinen om te experimenteren en schaal daarna op. Kijk bij aanbestedingen niet alleen naar prijs maar ook of het bouwproject hoogwaardig scoort op vlakken als circulariteit of innovatie in de bouw- en maakindustrie. Als de urgentie voelbaar wordt, gaan partijen elkaar opzoeken.” De hoogleraar wijst bijvoorbeeld naar het Eindhovense VDL dat in Heerenveen samen gaat werken met Van Wijnen.

Industrieel maatwerk

Salet leest regelmatig in de media dat standaardisatie de nieuwe norm moet worden. Modulaire bouw krijgt steeds meer aandacht. Hij veegt dit idee echter van tafel. “Dan gaan we massaproductie afleveren en staan er over een tijdje in elke straat dezelfde huizen. Dat wordt heel eentonig, daar zit niemand op te wachten en het is ook niet nodig. Je moet het hele proces van ontwerp tot de bouw digitaliseren. Het maakt een robot namelijk niets uit welke vorm hij moet printen. Dan krijg je industrieel maatwerk. Met variatie. Laten we die stap in één keer maken, ook al is dat spannend.”

Als de bouwsector een rigoureuze draai kan maken, en volgens Salet is dat mogelijk, dan zijn de voordelen van industrieel maatwerk gigantisch. De productiviteit schiet omhoog. Bovendien heb je minder hoogwaardig vakmanschap nodig in een markt met een schreeuwend tekort aan vakpersoneel. Het zware werk verdwijnt. Dit geeft meer ruimte voor vrouwen in de sector terwijl de gezondheid van werknemers eveneens omhoog gaat; een slechte rug of versleten knieën behoren dan tot het verleden.

De grootste winst is echter te behalen in de hoek van duurzaamheid en circulariteit. “De hoeveelheid materialen die we nu in de bouw gebruiken is van ongekende orde. We moeten minderen.” Zo is beton wereldwijd een van de grootste uitstoters van CO₂. Door zowel de samenstelling aan te passen als de gebruikershoeveelheid te verkleinen, zijn reuzesprongen te maken. Het hergebruiken van materialen en elementen van een 3D-geprint huis moet in de toekomst ook mogelijk worden. “Daar werken we momenteel hard aan.” Salet is hoopvol en zet hoog in: “50 procent minder grondstoffen gebruiken en 35 procent bouwsnelheid verhogen, dat is echt haalbaar.”

Tweede verdieping

Daarom wil de hoogleraar de printmethode het liefst zo snel mogelijk doorontwikkelen. Het momentum ligt er. Naast de eerste woning komt op korte termijn een tweede huis, dat weer een stap verder is dan zijn voorganger, met een tweede verdieping. In totaliteit beslaat Project Milestone uiteindelijk vijf betongeprinte woningen. Salet: “Ik wil nu gaan werken van industrieel product naar ontwerp in plaats van andersom. Bij de eerste woning maakten we nog eerst een ontwerp, zonder een inschatting of de printer bepaalde vormen kan produceren, dus we forceerden de printer. De vraag moet zijn: welk product kan de printer aan? Dat weten we nu. Van daaruit kunnen we een variëteit aan ontwerpen creëren. Kunstmatige intelligentie gaat hierbij helpen en zal noodzakelijk worden om de kwaliteit van het geprinte werk constant te houden. Zeker als we een woning op de locatie gaan printen.”

Intussen wint onderzoek naar het 3D-printen van beton overal in de wereld aan populariteit. “Wij hebben de toon gezet”, zegt Salet. “Qua technologische ontwikkeling zitten we in de kopgroep. Laagjes printen en een muurtje bouwen, dat kunnen er wel meer. Maar een heel huis produceren, dat aan de strenge eisen van een bouwvergunning voldoet en daarmee ook nog eens bewoond wordt, dat is echt uniek. Daar mogen we heel trots op zijn. We begrijpen de eigen wil van het geprinte beton steeds beter.”