3D-printen: Hype of Nieuwe Toekomst?

Analoog aan de tot 13 mei in Rondeel lopende expositie ‘Van perspectief tot 3D’, waarin de ontwikkeling van de architectuurtekening centraal staat, werd er op 2 mei gesproken over ‘Van geprint product naar geprint gebouw’. Achtereenvolgens spraken Bart Veldhuizen van Shapeways, Brian Peters van Building Bytes en Janjaap Ruijssenaars van Universe Architecture. Driedimensionaal tekenen is inmiddels gemeengoed in de architectenwereld. We zijn geen tekenaars meer maar modelleurs die in BIM alles in 3D uitwerken. Maar gek genoeg maken architecten nog nauwelijks gebruik van de mogelijkheid om bijvoorbeeld ruimtelijke modellen te maken van hun ontwerpen of om bouwcomponenten, hele bouwdelen of zelfs complete gebouwen te printen.

Shapeways
Voor Bart Veldhuizen is de toekomst van 3D-printen onbegrensd. Nog maar vijf jaar geleden begonnen bij Philips in Eindhoven, is Shapeways inmiddels een zelfstandige, snelgroeiende, wereldwijde onderneming. De onderneming opende recent in New York een kantoor en fabriek, en afgelopen week werd 30 miljoen euro binnengehaald bij investeerders die in het concept geloven. Shapeways biedt eigenlijk alleen maar een dienst aan: het printen van een door anderen geleverd ontwerp. En dat ontwerp kan alles zijn zoals blijkt uit de vele voorbeelden die getoond worden. Van een persoonlijk koffiekopje tot een heuse elandkop om boven de open haard op te hangen. Community manager Veldhuizen spreekt over ‘The democratization of production’ ofwel: 3D-printen is een manier om dingen te maken met een persoonlijke inhoud. Veldhuizen: “Je hebt nu toegang tot apparatuur die miljoenen kost en waar je zonder tussenkomst van een edelsmid of een staalboer je eigen ontwerp kunt maken. Massaproductie waar we al zolang goed in zijn, verandert nu in massa-personalisatie.” Uiteraard zijn er beperkingen. Zo is de omvang in dimensies gelimiteerd aan de capaciteit van de printer en is niet ieder materiaal of combinatie van materialen geschikt. Kunststof zoals polyamide is gebruikelijk, maar ook metalen en keramiek in poedervorm en gecombineerd met een bindmiddel, zijn goede grondstoffen. Afhankelijk van de gekozen materialisatie zijn meer of mindere nabewerkingen nodig die overigens nog wel op een heel ambachtelijke manier worden uitgevoerd. Kenmerkend voor Shapeways is het contact met de klant. Die verloopt uiteraard digitaal. Niet alleen voor uitwisseling van bestanden, maar ook voor het hosten van persoonlijke websites waar men de zelf ontworpen en door Shapeways geprinte producten kan verkopen. Er zijn nu al 10.000 van die webwinkeltjes binnen Shapeways, en sommigen zijn full-time verdieners. Opmerkelijk is dan dat er dan toch weer sprake is van massaproductie?   
Veldhuizen is door Rondeel uitgenodigd vanwege zijn prominente rol in de 3D-printingwereld. Er zijn opmerkelijk genoeg nog maar weinig architecten die hij tot zijn klantenkring kan rekenen. Probleem is volgens Veldhuizen de door architecten gebruikte software die niet gebaseerd is op visualisatie. Omzetten van de 3D-informatie naar een STL-file of simpelweg werken in SketchUp maakt dat wel mogelijk.

Building Bytes
In de baksteen van Building Bytes komen de innovaties van 3D-printen en de klassieke en conservatieve bouwsector samen. Er is nauwelijks een ander product dan baksteen denkbaar dat zo verbonden is met de bouw. In deze eeuwenoude traditie gaan innovaties dan ook langzaam. Het Keramisch Centrum in Den Bosch heeft in 2012 Brian Peters gevraagd om 3D-geprinte bakstenen te ontwikkelen in verschillende vormen. Het resultaat werd dat jaar op de Design Week gepresenteerd. Peters, architect en medeoprichter van de DesignLabWorkshop, waar vernieuwende ontwerp- en productiemethoden worden onderzocht, maakte een baksteen van vloeibare, snelverhardende klei die in strengen van 2 mm dikte uit een 3D-printer worden geperst in een geribbelde en geprofileerde vorm. De Building Byte zoals Peters het resultaat noemt, heeft afmetingen vergelijkbaar met de traditionele baksteen. De open ruimtes, die de ‘kamers’ vormen in het product, worden bij verwerking met mortel gevuld. Het grote voordeel van deze productiemethode is dat iedere baksteen een unieke vorm kan krijgen. Met draagbare 3D-printers kunnen bij wijze van spreken baksteenfabrieken op de bouwplaats worden gerealiseerd waarmee vervolgens iedere denkbare, gebogen en getordeerde vorm, van gevel tot kolom, van decoratieve elementen tot ornamenten geprint kan worden. Het is allemaal nog in een experimenteerfase en aan certificering is men bijvoorbeeld nog niet toegekomen. Toch is het een aankondiging van productdesign–op-maat waarin volgens Peters voor de architect een toekomst ligt.

Universe Architecture
Niet de productietechniek maar de ruimtelijke vertaling van de wezensvraag naar architectuur bracht Janjaap Ruijssenaars bij de 3D-printer. Ruijssenaars vroeg tijdens zijn studie eens aan zijn vader (inderdaad: Hans Ruijssenaars) naar hetgeen architecten nu gelijk maakt. Na enige stilte kwam het antwoord: zwaartekracht. Zwaartekracht werd zo ook het leidende thema van het afstuderen van Ruijssenaars. Hij ontwierp het ‘floating bed’ dat door magneten in vloer en bed blijft zweven; een wonder! Dit verhaal is illustratief voor de werkwijze van Universe Architecture: eerst de wezenlijke vraag stellen, dan volgt er een wezenlijk antwoord en daarna volgt de ontdekking van de vorm. Vergelijkbaar keek Ruijssenaars bij de ontwerpopgave voor een woning in Ierland, naar de eindeloosheid in de natuur met als resultaat het Landscape House. Dit ontwerp bestaat uit twee vlakken, die vloeiend overgaan van vloervlak in dakvlak, en zo een continuüm vormen. De Möbiusvorm golft in een driehoekige basisplattegrond eindeloos rond, overeind gehouden door een verticaal gevelvlak bestaande uit stalen kolommen en glaspuien. Via een krantenartikel kwam Ruijssenaars in contact met Rinus Roelofs, een wiskundig beeldhouwer die onder andere met de software van ‘Rhino’ 3D-handelingen automatiseert. Met zijn hulp kon het ontwerpidee verder ontwikkeld worden en kwam de vraag: waarom printen we het niet op ware grootte. En zo kwam Universe Architecture in contact met de Italiaan Enrico Dini, expert en voorloper op het gebied van 3D-printen. Het plan is nu om in 2014 het Landscape House ook daadwerkelijk te printen (mocht de opdrachtgever in Dubai doorzetten…). Op locatie zal dan met gebruikmaking van de daar aanwezige grondstoffen (waaronder zand en gemalen steen) de gecompliceerde, dubbel gekromde vlakken als bekisting worden geprint, waarna het met staalvezels versterkte beton daarin gestort kan worden. Het Landscape House is 1000 vierkante meters groot (gebruik als klein museum wordt besproken) en zal in elementen worden geprint en daarna geassembleerd – ofschoon Ruijssenaars één totaalprint ook nog voor mogelijk houdt.
De grootste winst die deze spectaculaire variant van 3D-printing oplevert, is uiteraard het overslaan van de complexe en kostbare uitvoering van een houten bekisting (zoals destijds wel werd gebruikt in het – overigens hoekige – Möbiushuis van Ben van Berkel). En door locale grondstoffen te gebruiken is prefabricage in een elders gelegen fabriek en transport naar de bouwlocatie ook overbodig.

Hobbels
3D-printen is ongetwijfeld een nuttig middel voor architecten om ontwerpen te presenteren voor hun opdrachtgevers. Maquettes kunnen met deze techniek snel en goedkoop geproduceerd worden. Maar ook productontwikkeling is een bruikbare toepassing. De geprinte bakstenen van Brian Peters zijn slechts een voorbeeld. Ook ingewikkelde aansluitingsdetails kunnen als model geprint worden om te onderzoeken of wat op tekening goed lijkt, ook in een ruimtelijk model nog klopt. Zodra er overigens eisen gesteld gaan worden en regelgeving van toepassing wordt, is er nog wel het een en ander te onderzoeken. Overigens is de kwestie van beeldrecht en onrechtmatig kopiëren nog een behoorlijk hot item. Denk bijvoorbeeld aan de discussie omtrent wapenproductie en zijn onze euro’s wellicht ook te dupliceren?