Studenten van de TU Eindhoven hebben een vakwerkkoepel geprint van ijs in China. De constructiemethode is (onder andere) interessant voor toekomstige bases op Mars.
Bouwkunde-docent en onderzoeker Arno Pronk is de drijvende kracht achter het project. De afgelopen jaren plaatsten hij en zijn studenten al koepels, torens en een brug uit ijs in Finland. Daarna week hij uit naar het Chinese Harbin waar het klimaat stabieler is en de ijsbouwers minder last hebben van plotselinge dooiaanvallen.
Tot nu toe werkten de Eindhovense ijsbouwers door een mix van water en houtpulp op grote ballonnen te spuiten die fungeren als mal. Daarmee werden diverse wereldrecords gevestigd als de hoogste toren en de koepel met de grootste diameter.
Printen maakt open vakwerkconstructies mogelijk
Printen brengt weer hele andere vormen en mogelijkheden binnen handbereik en daarom zijn Pronk en consorten daar begin dit jaar mee aan de slag gegaan. De onderzoeker vroeg al patent aan op de speciale mix die hij daarvoor ontwikkelde. Behalve houtpulp voor een grotere eindsterkte, voegt hij 0,15% Guar Gum en 0,15% Xanthan Gum toe aan zijn mengsel. Die zorgen voor smering van de spuitkop en als binder voor water, waardoor een betere hechting ontstaat.
Voor de deur van het Harbin Institute of Technology realiseerde Pronk met zijn studenten eerder deze week een gebogen vakwerkconstructie of gridshell van 1,80 hoog en zo’n 4 meter breed. Het printen gebeurde grotendeels met de hand waarbij de studenten vanaf een steiger een soort grote slagroom spuitzakken leegspoten. Dat deden ze op een touwnet dat over een ballon was gespannen.
De houtje-touwtje methode werkte zo goed dat Pronk er vanuit gaat dat hij volgende keer het touwnet achterwege kan laten. De ballon heeft hij voorlopig nog wel nodig als tijdelijke ondersteuning. Ook als hij van de handmatige methode overschakelt op een robot met extrusiekop. Maar dat is volgens hem nauwelijks anders dan bij het 3D printen met andere materialen. “Je kunt nou eenmaal niet in de lucht printen. Met beton of kunststof printen ze vaak eerst tijdelijke ondersteuningen als ze een overhellend of gekromd vlak willen realiseren. Die ondersteuningen zagen of frezen ze weg als de constructie is uitgehard.”
Nasa kijkt mee
Eén van de toekomstige toepassingen van ijsprinten kan volgens Pronk zijn het printen van mallen voor betonconstruties. Die verdwijnen vanzelf naarmate het beton uithardt. Ook de Nasa volgt volgens Pronk de ontwikkelingen met interesse. Voor toekomstige bases op Mars denkt de ruimtevaart-organisatie onder andere aan het printen van ijscontructies.
Volgend jaar wil Pronk op het ijsfestival in Harbin een grotere gridshell bouwen uit één van de schetsboeken van Leonardo da Vinci. In 2019 is het vijfhonderd jaar geleden dat de Italiaanse kunstenaar, bouwheer, wetenschapper en alleskunner stierf. De meeste Chinese deelnemers aan het jaarlijkse ijsfestival van Harbin werken tot nu toe met gezaagde ijsblokken die ze stapelen. Maar Pronk signaleert een kentering en ziet dat ze dit jaar ook overstappen op de Hollandse spuittechniek, die veel slankere schaalconstructies mogelijk maakt.
