Voor het realiseren van dubbelgekromde betonnen vormen heeft Nedcam een concept ontwikkeld, gebaseerd op freestechnieken. Kunststof mallen, grotendeels op basis van EPS, kunnen met deze techniek in elke gewenste vorm worden vervaardigd. Zo wordt een antwoord geboden op een veelvoorkomende behoefte aan vrije vormen in de moderne architectuur.
themaDubbelgekromde betonmallen5200942themaDubbelgekromdebetonmallenVoor het realiseren van dubbelgekromde betonnen vormen heeftNedcam een concept ontwikkeld, gebaseerd op freestechnieken. Kunst-stof mallen, grotendeels op basis van EPS, kunnen met deze techniek inelke gewenste vorm worden vervaardigd. Zo wordt een antwoordgeboden op een veelvoorkomende behoefte aan vrije vormen in demoderne architectuur.Gefreesde EPS-elementen als bekisting voor de Spencer Dock BridgeDubbelgekromde betonmallen 52009 431 Spencer Dock Bridgefoto: Gidon Fuehrer / © AmandaLevete ArchitectsKennis en ervaring van mallenbouw heeft Nedcam opgedaanin de jachtbouw en de composietenindustrie. Ook in de bouwen architectuur heeft Nedcam inmiddels een aantal projectengerealiseerd. Veelal gaat het om toepassing van kunststof. Zo iser een basis voor een busstation in Hoofddorp (ontworpendoor Maurice Nio) gefreesd, dat is bekleed met glasvezelversterkt polyester (foto 2). Ook zijn de buitengevels geleverdvan twee gecombineerde tankstations / restaurants in Kruibeke(B) (foto 4). De techniek is tevens in te zetten voor betonbekis-tingen. Buiten diverse kleinere betonmallen is een voorlopighoogte punt op dit gebied de Spencer Dock Bridge in Dublin(foto 1). Hiervoor is een bekistingsconcept ontwikkeld van eenvolledige 3D in-situ mal, waarin de gehele brug in één keer inde juiste vorm is gestort.MarktontwikkelingIn de architectuur worden steeds moeilijkere 3D-vormengevraagd. De BLOB-architectuur neemt met de beschikbaregeavanceerde 3D-tekensoftware een ware vlucht. In de marktzijn de volgende trends zichtbaar:1 er zijn steeds minder vakbekwame timmerlieden beschikbaarvoor het vervaardigen van moeilijke bekistingen;12 het moderne management vraagt om efficiëntie, waarbij digi-taal verstrekte informatie de beste zekerheid biedt; een omzet-ting naar werktekeningen voor het uitvoeren van handwerkwordt als een stap terug gezien;3 de consument weet wat de stand der techniek is en wil ookproducten volgens die standaard;4 er zijn CNC-machines (Computer Numerical Control) ont-wikkeld voor mallenbouw met afmetingen van 25 m of meer.TechniekTraditionele houten bekistingssystemen voor complexe vormenzijn zwaar, materiaal- en arbeidsintensief en zijn daardoorminder aantrekkelijk in het gebruik. Ook worden deze over hetalgemeen handmatig vervaardigd, waardoor er sprake is vaneen minder gewaarborgde nauwkeurigheid. Als alternatief isNedcam een aantal jaar geleden gestart met het kleinschaligmaken van EPS-inserts, ingepakt in polyurea en gepositioneerdin een standaard bekistingssysteem. Hiermee zijn bijvoorbeeldgezichtscontouren aangebracht op tunnelwandbeëindigingen ineen project van Heijmans Beton- en Waterbouw rondomLansingerland (ZH) (foto 3). In een vervolgproject zijnviaductpilaren gestort tegen EPS met een uitgesneden schors-structuur (foto 5). Gezien de onregelmatigheid in de schors-structuur was slechts een heel dunne tussenlaag voldoendetussen EPS en beton. Dit principe is uitgebouwd tot een volle-dig en beproefd bekistingsconcept.Steven Gelderman en ir. René HomanNedcam B.V.themaDubbelgekromde betonmallen44digde informatie oplevert. Dit punt wordt meestal onderschat.4 De perceptie van de eindafnemer.Een gefreesde mal ziet er qua oppervlak niet hetzelfde uit alsbetonplex. Een testje vooraf geeft hiervoor meestal alvoldoende inzicht en voorkomt valse verwachtingen.Het valt dus nog niet mee om zomaar de overstap te maken vanhandmatig naar machinaal. Hightech machines kunnen nietzomaar het handwerk overnemen. Het is dus niet zo dat auto-matisch producten van betere kwaliteit ontstaan. Integendeel,als er niet heel voorzichtig wordt omgegaan met de beschikbaretechnologie en de verwachtingen van de afnemers in deze voorde bouw nieuwe marktsector, kan dit ook leiden tot grote teleur-stelling. Op dit moment wordt daarom vooral heel veel energiegestoken in het informeren van de markt over de mogelijkhedenen vooral ook de onmogelijkheden. In de gehele keten moet ditbesef hetzelfde zijn om alles op elkaar aan te laten sluiten.De techniek om de mallen machinaal te vervaardigen is voorhan-den. De kwaliteit van de mallen wordt bepaald door het volgende:1 De gebruikte materialen.Voor CNC-bewerkingen moet het malmateriaal verspaanbaarzijn en dus enigszins `zacht'. Dit is in tegenstelling tot de wensdat een mal een aantal keren kan worden gebruikt en dusenigszins `hard' moet zijn. Hier zal dus op basis van de vormvan de mal en het aantal benodigde lossingen een compromisuit komen. Ook kan het voorkomen dat hier geen oplossingvoor is en dat er een model wordt verspaand waarvan eencomposieten mal wordt getrokken die wel het gevraagde aantallossingen aan kan.2 De juiste combinatie tussen machinaal bewerken en handma-tig afwerken.Bij het frezen van een mal worden met een draaiende beitelfreesbanen in het malmateriaal gemaakt (foto 3). De matewaarin deze banen elkaar overlappen bepaalt de gladheid vande mal. In moeilijke hoeken of bij overgangen tussen verschil-lende bewerkingen is het machinaal weghalen van alle randjeseen langdurig karwei dat veel tijd en dus geld kost. Hierdoor ishandmatig afwerken nog steeds nodig om machinetijd tesparen en toch een goede kwaliteit te behalen.3 De 3D-tekening.Hoewel het bij sommige softwareprogramma's erg eenvoudig lijkt,is een getekend object niet altijd direct te frezen. Vaak is eentoegeleverd bestand niet bruikbaar omdat het bestandstypewaarin het is gemaakt weliswaar een mooi visueel resultaat geeftals ontwerptekening, maar niet de voor het programmeren beno-243Dubbelgekromde betonmallen 452 Busstation in Hoofddorp3 Gezichtscontouren op een tunnelwandbeëindiging bijLansingerland4 Mal wordt gefreesd voor een gecombineerd tankstation / restau-rant in Kruibeke (B)5 Viaductpilaren met schorsstructuurSpencer Dock BridgeBegin 2008 is bij Nedcam de aanvraag binnengekomen voor derealisatie van een futuristisch vormgegeven brug, de SpencerDock bridge in Dublin (Ierland, foto 1, fig. 6). Future Systems(nu: Amanda Levete Architects) is verantwoordelijk voor hetontwerp, Arup voor de Engineering en Laing O'Rourke voor deuitvoering. Alle benodigde 3D-werkzaamheden zijn door deaannemer uitbesteed aan Nedcam. Allereerst is er een opdelinggemaakt om te komen tot hanteerbare vormblokken die als eenpuzzel in elkaar vallen en zo de gewenste vorm opleveren (foto7). De basis waarop de puzzel komt te rusten is geheel uitge-werkt als een rechthoekig steigerwerk met multiplex beplatingmet een nauwe plaats- en vlakheidstolerantie. Hiervoor is een2D-werkdocument uitgewerkt waarmee de aannemer dit tradi-tionele gedeelte kon bouwen.Bewerken van EPSEPS (piepschuim) is een alom bekend materiaal en wordt ookin de betonwereld in toenemende mate toegepast. Het is zeergoed te bewerken. Samen met het lage gewicht en de relatieflage prijs is het een ideaal basismateriaal voor grote vormen.Nadeel van EPS is echter dat het zacht is. Dat nadeel geldtoverigens alleen voor puntbelastingen; over een groot opper-vlak is het in staat grote gewichten te dragen. Voor het gebruikin betonmallen is het dus zaak het contactvlak met het beton teverstevigen; de achterzijde zal vlak tegen een steunbekistinggeplaatst prima in staat zijn de optredende krachten op tenemen.EPS laat zich vrij gemakkelijk snijden met een gloeidraad. Opdeze wijze kan het relatief snel en voor lage kosten in een vormworden gebracht. De machines die hiervoor ontwikkeld zijnwerken als volgt: een ijzerdraad is tussen twee portalen in gespannen; door op de draad een stroom te zetten zal door de weerstandvan de draad, de temperatuur van die draad stijgen; vervolgens wordt de draad door een blok EPS geleid, waarbijhet EPS net voor de draad wordt weggesmolten. door de doorvoersnelheid en de temperatuur van de draadconstant te houden ontstaat een mooi en glad snijvlak;Aangezien het snijden met een draad gebeurt, kunnen geen3D-objecten worden gemaakt (bol of hol). Doordat de draadwel aan beide zijden onafhankelijk van elkaar kan wordenbewogen, zijn zogenoemde 2,5D vormen wel mogelijk metdeze techniek.Voor de 3D-vormen wordt meestal een combinatie van snijdenen frezen toegepast. De ruwblokken worden voorgesneden meteen gloeidraad om de te verspanen volumes en dus de hoeveel-heid afval zo klein mogelijk te houden. Door de juiste combi-natie daarna van freestype en freessnelheid is een mooigekromd oppervlak te realiseren.Voor een juiste oppervlaktekwaliteit worden hotspraysystemengebruikt. Er is veel onderzoek en ontwikkeling gedaan om dejuiste combinaties van materialen te vinden die voldoen aan degestelde specificaties. De gebruikte systemen zoals polyurea enpolyurethaan zorgen voor een relatief hard en voldoende gladoppervlak. De laag is naadloos, sterk en slijtvast, heeft een grotereksterkte en is bestand tegen weersinvloeden en tegen demeeste chemicaliën. In combinatie met de juiste basismateria-len is een goede hechting gewaarborgd.552009466 Ontwerp van de Spencer Dock bridge in Dublin7 Wapening wordt gevlochten op de puzzel van EPS-blokkenvoor de Spencer Dock Bridgebouwplaats gebracht om vervolgens eenvoudigweg met slechtsenkele mensen te worden geassembleerd.Uniek in dit project is ook de tijdspanne waarin het is gereali-seerd. De order is begin maart 2008 aan Nedcam vergeven.Direct erna is met de engineering begonnen. Amper tweeweken later zijn de eerste EPS-blokken gefreesd. Half juli zijnde laatste blokken verscheept en in twee maanden tijd is depuzzel in elkaar gelegd en gevuld met betonstaal. Eind oktoberis de brug ontkist, na vijf weken uitharding en werd het resul-taat van enkele maanden inspanning zichtbaar.Overige activiteiten van Nedcam in dit kader: digitaliseren van objecten; frezen van structuren en vormen; combinaties met traditionele bekistingssystemen.Tot slotDe bewerkingstechnieken voor 3D zijn er, de architecten zijnvolop aan het 3D tekenen en de aannemers zijn hun achterstandin kennis op 3D gebied snel aan het inlopen. Het blijft gelukkigeen proces van mensen waarbij de techniek een `handje' helpt.Ook wordt er intensief onderzoek gedaan naar de toepassing vannieuwe en/of verbeterde materialen, zoals een beter en goedkoperverspaanbaar basismateriaal en het verbeteren van de huidige opEPS aan te brengen coatings voor een egaler oppervlak. Hiervoorwordt ook de toeleveringsindustrie aan het werk gezet. )Ondertussen is in samenwerking met het engineeringbureauSolico een traject gestart om de volgende eisen te bepalen:1 De gewichtsklasse van het EPS om de vlaktedruk voldoendete kunnen weerstaan. In de mal wordt 1500 ton betonstaal en2000 ton beton verwerkt.2 De dikte van de polyurea. Hiervoor is het gewicht van hetbeton en staal én het type en het aantal van de te gebruikenafstandhouders van belang.Bij de bepaling van de ondersteuningsconstructie is al rekeninggehouden met zoveel mogelijk besparing van EPS en tochvoldoende stevigheid in de puzzelblokken. Deze blokken zijnnamelijk vervaardigd uit voorgesneden EPS met gekantrechtezijkanten en onderzijde. Na het frezen van de vorm is hetbekistingsoppervlak van elk blok gespoten met polyurea engestraald tot de gewenste gladheid. Met deze oppervlaktever-steviging zijn de stapelbare blokken in containers naar dethema67
Reacties