Deze website maakt gebruik van cookies om uw browse-ervaring gemakkelijker te maken. Meer informatie.

De bedrijven Royal HaskoningDHV, CEAD en DSM hebben een prototype gemaakt van een voetgangersbrug van composietmateriaal. Bijzonder is dat de brug is gemaakt met een 3D-printer die plastic verwerkt.

De brug is 1,5 meter lang en gemaakt van Arnite, dat is ontwikkeld door DSM, een kunststof composiet op basis van PET (bekend van de plastic flessen), waarin glasvezels zijn gemengd. Ze maken het plastic stijver en sterker.

CEAD uit Delft leverde de 3D-printer, de CFAM Prime. Die naam staat voor het Continuous Fiber Additive Manufacturing proces, oftewel het 3D printen van kunststoffen die al fijne vezels bevatten. Eind vorig jaar bracht CEAD haar eerste machine op de markt.

Het ontwerp van de brug is afkomstig van Royal HaskoningDHV. Dit optimaliseerde het ontwerp op basis van de eigenschappen van het nieuwe materiaal Arnite en de mogelijkheden van de 3D-printer.

Er zijn nu twee varianten beschikbaar, vertelt Charléne van Wingerden van CEAD telefonisch. 'De machine die we als eerste op de markt gaan brengen, is gebaseerd op een printkop op een portaal (een xy-systeem, de brug is ook van dit type gemaakt, red.), waarmee snel grote onderdelen gemaakt kunnen worden. De markt vroeg ons echter ook om een ​​compacter instapmodel. Daarom bieden we nu ook een printkop aan die je op een robotarm kunt plaatsen. Het is wat kleiner.' Daarnaast verkoopt CEAD een printrobot waarbij de printkop al geïntegreerd is met de robotarm.

Bruggen worden nu veelal van beton en staal gemaakt, maar die materialen hebben na enkele jaren onderhoud nodig. Daarom is er binnen de civiele techniek belangstelling voor kunststof bruggen, die beter bestand zijn tegen corrosie en die minder onderhoud vergen. 'Er zijn al meer dan zeshonderd bruggen van composietmateriaal in Nederland', zegt Maurice Kardas van Royal HaskoningDHV.

Deze bruggen worden echter allemaal op ambachtelijke wijze gemaakt, met mallen, wat het arbeidsintensief maakt. De belofte van 3D-printen is dat bouwers het maken van mallen kunnen overslaan en het eindproduct direct kunnen vervaardigen.  

De CEAD-machine is gebaseerd op het extruderen van kunststof, dat is gevuld met vezels van glas, kunststof of koolstof. De grondstof komt in korrelvorm de extruder binnen, waar het wordt verwarmd en gesmolten. Dit materiaal stroomt onder druk uit een spuitmondje, zodat de 3D-printer een keurig dun draadje gesmolten plastic neerlegt.

Door dit in het xy-vlak te doen en laag voor laag neer te leggen, ontstaat er een driedimensionaal object (wat een beetje lijkt op hoe een betonprinter werkt). Het plastic hardt geleidelijk uit. De geribbelde structuur kan mooi vlak gemaakt worden door het oppervlak te frezen.  

Een bijkomend voordeel van kunststof als materiaal voor een brug is dat daarin relatief eenvoudig sensoren kunnen worden aangebracht. Ze kunnen continu metingen doen, waarmee de staat van de brug in de gaten kan worden gehouden, en dus ook wanneer er onderhoud nodig is.

In het prototype van de brug hebben ingenieurs van Royal HaskoningDHV al sensoren geïnstalleerd die kracht, doorbuiging, versnelling en temperatuur kunnen meten. Deze geven informatie over de stijfheid en sterkte van de brug en over hoe het materiaal reageert op veranderende temperaturen.

Het prototype van de brug is slechts een tussenstap, legt Van Wingerden van CEAD uit. 'De volgende versie moet 4 meter lang zijn en uiteindelijk willen we naar 16 meter.' Deze laatste is groot genoeg om als echte voetgangersbrug te functioneren.

Het zal nog een paar jaar van testen en onderzoek vergen voordat het er is. Met de huidige printer kunnen alleen onderdelen tot 4 meter lang geprint worden, dus een grotere brug zal in segmenten geprint moeten worden.

Afbeeldingen Royal HaskoningDHV / DSM / CEAD

Als je dit artikel interessant vond, schrijf je dan gratis in voor onze wekelijkse nieuwsbrief.

© De Ingenieur | Colofon | Disclaimer | Contact