O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ek i s t i n g encement 2004 8 71De economische haalbaarheid vanbekistingen voor bijvoorbeeld dub-belgekromde betonelementen,hangt af van verschillende facto-ren, waarvan repetitie en volledigautomatische vervaardiging mis-schien wel de belangrijkste zijn.De houten mallen die gedurendedecennia aan de basis hebben ge-staan van menig vormgegevenelement, maken bij kleine series algauw meer dan de helft van dekostprijs uit. Daarnaast is een gro-te mate van vakmanschap vereist? in de volksmond aangeduid met`meubelmakerswerk' ? waarvoortegenwoordig nauwelijks meeranimo is.Ook het hanteren van concrete ba-sismodellen bepaalt of een vormeenvoudig is weer te geven. Juistde tendens bijna-abstracte vormente modelleren met geavanceerde3D-ontwerppakketten, maakt hetnoodzakelijk dat de oorspronke-lijke ontwerpco?rdinaten onveran-derd ?n digitaal in productiedataworden omgezet.E x p e r i m e n t e n u i t h e tv e r l e d e nAanjager voor innovatie op hetgebied van bekistingsmateriaal isvooral de prefab-betonindustriegebleken. In Cement is hieroverdiverse malen gepubliceerd, o.a. in[1]. Polystyreen (gespoten op eengipsmodel), polyurethaan en zelfsbeton hebben dienstgedaan alsmal voor complex vormgegevenbetonelementen. Bij al deze voor-beelden was handwerk een abso-lute noodzaak.Veelbelovend was een onderzoekdat het toenmalige Finse concernPartek in het begin van de jarennegentig verrichtte. Doel was om(een deel van) de modelproductiete automatiseren. Mallen zoudendoor een freesrobot volautoma-tisch moeten worden geprodu-ceerd op basis van de 3D-tekenin-gen van de architect. Ook zou hetbekistingsmateriaal volledig moe-ten kunnen worden hergebruikt.De keuze viel op het materiaal`was'. Een veelheid aan factorenmaakte dat het toenmalige experi-ment mislukte. Wel werd nog eentijdlang op kleine schaal met MDFverder gewerkt.Een recenter, maar wel extreemexperiment was het explosief ver-vormen van aluminium platen opVolautomatisch 3D-frezen inpolystyreenBeton heeft als materiaal van oudsher de naam in alle mogelijke vormengemaakt te kunnen worden. Die beeldvorming is door de recente ontwikke-ling van zelfverdichtend beton eigenlijk alleen nog maar versterkt. Toch bete-kent `maakbaar' niet direct `haalbaar'. Vooral de vertaling van in abstractetermen op de computer gemodelleerde 3D-vormen naar economisch verant-woorde bekistingen levert de producenten veel hoofdbrekens. Oplossingenmet het eenvoudig te bewerken materiaal polystyreen leveren tot dusver debeste resultaten.2 |Productie van een buik-element voor een slangdie moet dienen alsafspanning in een speel-tuin in Dortmund1 |Opstelling volautomati-sche 3D-freesmachineO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ek i s t i n g enbetonnen mallen [2], voor een pa-viljoen voor de Floriade 2002. Indit voorbeeld diende het betonevenwel als mal voor een dubbel-gekromd aluminium paneel.De meest rendabele oplossingenzijn echter tot nog toe gerealiseerdmet polystyreen. Een bekend voor-beeld is het project `Neue Zollhof'in D?sseldorf [3], waar voor ??ngebouw alle modelvormen uit sty-roporblokken zijn gefreesd met alsaansturing een CAD/CAM-sys-teem.P o l y s t y r e e nEen bedrijf dat veel kennis en er-varing op dit gebied bezit, is hetBelgische Twinplast. De oorsprongvan dit bedrijf ligt in de verpak-kingsindustrie. Het veilig verpak-ken van kwetsbare audio- en vi-deoapparatuur maakte goedpassende contramodellen noodza-kelijk, die bovendien in zeer groteseries konden worden vervaardigd.Automatische productie van mal-delen lag daarbij voor de hand.Die productie was gebaseerd opsnij- en freestechnieken, die aan-vankelijk 2D, maar later ook 3Dwerden aangestuurd.Ongeveer twintig jaar geledenging ook de betonindustrie inte-resse tonen voor dit productiesys-teem. Aanvankelijk betrof dit deproductie van kleine betonelemen-ten, maar al vrij snel volgden toe-passingen in architectonisch be-ton. Het is nu deze industrie dievanwege de toenemende vraagnaar dubbelgekromde elementenjuist aanjager van innovaties is ge-worden.Het principe is eenvoudig: in eenstandaard houten bekisting wor-den uitgefreesde polystyreen(deel)mallen gelegd. De volauto-matische productie maakt groteseries mogelijk tegen lage(re)kosten.Het gebruikte polystyreen is inprincipe recyclebaar, zij het in eenlagere toepassingsgraad. Dit isevenwel nog moeilijk te realiseren,vanwege factoren als prijs, veront-reiniging en extra afvalstroom.P r o d u c t i eDe opgave is telkens het vindenvan het optimum tussen snijdenen frezen. Daarbij moeten voorhet frezen zoveel mogelijk hande-lingen binnen een bepaalderuimte kunnen worden uitge-voerd. Tot nu toe werd na het snij-den laag voor laag en binnen een-zelfde cirkel weggefreesd. Defreesmachine was daardoor ge-dwongen regelmatig terug te ke-ren op plaatsen waar reeds materi-aal was weggefreesd. Naast het feitdat dit nogal eens schade veroor-cement 2004 8724 |Detail van twee beton-nen `Sitzkissen'elemen-ten voor het nieuweFrottmanning Stadionvan Bayern M?nchen3 |De bekisting voor hetkopelement van de slangvan foto 2O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ek i s t i n g enzaakte aan reeds gefreesde delen,was deze manier van werken verrevan effici?nt. Veel inspanning isde afgelopen jaren verricht omsoftware te ontwikkelen waarmeebinnen ??n rondgang zoveel mo-gelijk kan worden uitgevoerd. Denieuwste ontwikkeling is zelfs datniet enkel de freesmachinebeweegt, maar ook de tafel waarophet polystyreen-element gefixeerdis.De instellingen (snelheid, frees-diepte, hardheid mes, enz.) zijnalle ervaringscijfers. Hoe fijner deontwerpdata, hoe nauwkeuriger defreesmachine kan worden inge-steld en hoe gladder het oppervlakkan worden. Tevens kan wordengekozen uit verschillende hardhe-den polystyreen. Beide criteriabe?nvloeden echter de snelheidvan het vervaardigen van een mal.Twinplast heeft duidelijk geleerdvan de experimenten bij Partek,waar juist veel beschadiging optradaan reeds gefreesde gedeelten. Ookde traagheid van dat systeem, doorhet vele malen op dezelfde plek te-rugkomen van de frees, is nu nietmeer aan de orde. Een offerte opmaat houdt verder de malkostenbinnen de perken: mallen uit ??nstuk zijn mogelijk, maar veelalwordt een mal in lagen (van bijv.20 mm dikte) voorgesteld. Bijko-mend voordeel is dat het polysty-reen na verharding van het betongemakkelijker met bijvoorbeeldeen troffel of mes te verwijderen is.M i n s t s l e c h t e k e u z ePolystyreen heeft veel voordelenals bekistingsmateriaal, maar erzijn ook nadelen. Een daarvan isde lage soortelijke massa, waar-door het eenvoudig kan opdrijvenin de specie. Ook zal het ruwe op-pervlak zich niet voor elke toepas-sing geschikt maken. Afhankelijkvan de door de architect gewensteoppervlaktekwaliteit kunnen de ta-melijk ruwe mallen verder wordenafgewerkt met een vlies (enkelge-kromd) of ingesmeerd met was ofander materiaal (dubbelgekromd)teneinde alle pori?n te sluiten. Ditis evenwel een dure optie. Bovenalstaat ook voor polystyreen dat op-drachten worden verworven inconcurrentie met houten of stalenmodellen. Twinplast heeft in iedergeval een economisch haalbarebalans gevonden tussen snijdenen frezen. Henk WapperomL i t e r a t u u r1. Bekisten: Ambacht of high-tech? Cement 2000 nr. 1.2. Beton in de toekomstig vloei-ende tijd. Cement 2002 nr. 3.3. Moderne beeldhouwkunst alswerkomgeving. Cement 1999nr. 6.cement 2004 8 736 |Element van foto 5, maarnu gemonteerd in de ge-vel5 |Gegoten betonelement ineen polystyreen bekis-ting