Demonstratie in 3D-printen bereikt bestemming

Afgelopen donderdag (15 juli) heeft koningin Máxima de 3D-geprinte stalen brug over de gracht van de Oudezijds Achterburgwal in Amsterdam geopend. De 12,5 m en 6,3 m brede voetgangersbrug, naar ontwerp van Joris Laarman, is de eerste ter wereld met een volledig 3D-geprinte stalen draagconstructie.

De constructie van twee driedimensionaal gebogen platen op een onderframe van buizen en dunne plaat, is compleet 3D geprint uit in totaal 4.500 kg. roestvast staal. Alleen het brugdek op het onderframe bestaat uit ‘traditionele’ dunne staalplaat.

Het printen gebeurde in de productiehal van MX3D op het Oosterdok in Amsterdam met de WAAM-techniek (Wire Arc Additive Manufacturing). Hierbij wordt een constructiedeel vervaardigd door lasrobots lasrupsen te laten stapelen. Via WAAM gaat 3D-printen relaties snel. De neersmeltsnelheid is vergelijkbaar met ‘gewoon’ lassen. De producten kunnen ook groter worden dan bij andere printtechnieken zoals SLM (Selectief Lasersmelten) en SLS (Selective Laser Sintering). De afmetingen zijn slechts afhankelijk van het werkbereik van de lasrobot.

Met de nieuwe brug wil MX3D de mogelijkheden demonstreren van het 3D-printen van meer grootschalige en complexe constructies. Het aanvankelijke idee was om vier, zesarmige lasrobots met een bereik van 3 m aan het werk te zetten op de eindlocatie van de brug, de Oudezijds Achterburgwal. Aan weerszijden van de gracht zou één paar robots komen te staan. De open lucht kent immers geen beperkte afmetingen zoals de gebruikelijke constructiewerkplaats, was de achterliggende gedachte. Toch kreeg de grote productiehal van MX3D op het Oosterdok in Amsterdam de voorkeur, vanwege de beter beheersbare omstandigheden.

De brug is in de MX3D-hal binnen zes maanden (tussen oktober 2017 en april 2018) met de vier robots geprint. Tijdens de productie is de brug voortdurend gemonitord en regelmatig getest op bijvoorbeeld belastbaarheid omwille van functionaliteit en veiligheid. Daaruit is onder meer de lering getrokken dat de uiteindelijke mechanische eigenschappen mede afhankelijk zijn van parameters als lassnelheid, lashoek en lasspanningen. Voor het verwijderen van lasspanningen is een warmte-nabehandeling nodig. Het oppervlak van het printwerk is vrij ruw. Ter bescherming tegen de weersinvloeden is daarom een extra transparante coating aangebracht.

Ook in de gebruiksfase wordt de brug voortdurend in de gaten gehouden. Via sensoren aan en bij de constructie worden de (variabele) belastingen en mogelijke verplaatsingen en trillingen en omgevingsfactoren als temperatuur en luchtkwaliteit geregistreerd. De data worden ingevoerd in een ‘digital twin’ van de brug: een dynamisch computermodel dat het werkelijke gedrag en de prestaties van de echte brug op de voet volgt. Zo kan, indien nodig, snel tot reparatie of aanpassing worden overgegaan.

Bovendien verschaffen de data de gemeente Amsterdam inzicht in de verkeersstromen over de brug en de drukte in het gebied. Onder aanvoering van het Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions wordt met behulp van de verzamelde gegevens onderzoek gedaan naar de acceptatie van slimme infrastructuur in de stad. Hierbij wordt gepoogd antwoorden te formuleren op vragen als ‘willen de burgers wel sensoren in hun leefomgeving?’ en ‘wat willen ze wat gemeten wordt en wat niet?’. Uiteraard zijn de data ook van nut voor het 3D-printen van staalconstructies in de toekomst.

De brug was al in het eerder in het openbaar te bewonderen tijdens de Dutch Design Week in Eindhoven, in 2018. Daar sleepte het project een Dutch Design Award in de wacht.

Projectgegevens:

Locatie: Oudezijds Achterburgwal, Amsterdam • Opening: juli 2021 • Testfase: maart 2018 Productie: oktober 2017–maart 2018 • Testfase: 2019/2020 • Opdracht: Gemeente Amsterdam • Architectuur: Joris Laarman Lab • Constructief ontwerp: ARUP • Productie: MX3D • Projectpartners: ABB Robotics, Air Liquide, ArcelorMittal, Autodesk, Force Technologies, Heijmans, Imperial College Londen, Lenovo, Lloyd’s Register Foundation, The Alan Turing Institute en de Universiteit van Twente • Video transport en plaatsing (YouTube) • Foto’s: Adriaan de Groot, Olivier de Guijter, Thea van den Heuvel, Thijs Wolzak • Redactie: Arend Dolsma (Bouwen met Staal), juli 2021