Onderzoekers van de Universiteit van Aberdeen in Schotland ontwikkelen herbruikbare 3D-geprinte stalen connectoren waarmee gebouwen gemakkelijker kunnen worden hergebruikt, aangepast en gerecycled, waardoor het sloopafval in de bouwsector wordt verminderd.

Gedreven door de wereldwijde vraag naar sneller bouwen en duurzamere gebouwen wordt modulair bouwen steeds populairder.

Naarmate de modulaire bouwmarkt blijft groeien, neemt de vraag naar geavanceerde bouwcomponenten toe die niet alleen de montage kunnen versnellen, maar ook constructies gemakkelijk kunnen demonteren en hergebruiken aan het einde van hun levensduur.

Om deze uitdaging aan te gaan, onderzoeken onderzoekers van de Universiteit van Aberdeen en Politecnico di Milano grootschalige toepassingen van 3D-staalprinttechnologie om de bouwefficiëntie te verbeteren, afval te verminderen en een duurzamer circulair bouwmodel te ondersteunen.

Het onderzoeksteam combineert expertise op het gebied van bouwtechniek, architectonisch ontwerp, geavanceerde productie en koud-gevormde staalsystemen.

Herbruikbare stalen connectoren voor modulaire constructie

Het concept werd voor het eerst voorgesteld in 2023 en werd geleid door promovendus Ehsan Bakhshivand van de Universiteit van Aberdeen.

Het project werd ondersteund door de School of Engineering in samenwerking met professor Ornella Iuorio, met aanvullende steun van professor Barbara Previtali en haar team bij Politecnico di Milano.

De eerste prototypecomponenten en het 3D-staalprintsysteem werden ontwikkeld bij AS_Lab en AddMe Lab bij Politecnico di Milano.

Dr. Alireza Bagheri, hoofddocent engineering aan de Universiteit van Aberdeen, legde uit:

"Ons onderzoek heeft tot doel woningen en gebouwen slimmer en duurzamer te creëren."

Dankzij de door het team ontwikkelde 3D-geprinte stalen connectoren kunnen gebouwen gemakkelijker worden geassembleerd, aangepast en hergebruikt, terwijl de beperkingen van traditionele mechanische verbindingen worden overwonnen.

Door deze connectoren zorgvuldig te ontwerpen, kunnen lichtgewicht staalconstructies snel worden gemonteerd en volledig worden gedemonteerd zonder structurele componenten te beschadigen.

Deze aanpak verbetert de efficiëntie van de constructie, vermindert materiaalverspilling, vergroot het aanpassingsvermogen van gebouwen en verlengt de levensduur.

Materialen zoals koudgevormd staal worden veel gebruikt in de modulaire constructie omdat ze lichtgewicht structurele prestaties, maatnauwkeurigheid en uitstekende fabricageflexibiliteit bieden.

Staal als ideaal materiaal voor herbruikbare connectoren

Bagheri legde uit dat er natuurlijk voor staal is gekozen omdat de connectoren rechtstreeks op een stalen substraat worden gedrukt.

"Het gebruik van hetzelfde materiaal zorgt voor metallurgische compatibiliteit, structurele continuïteit en efficiënte belastingoverdracht."

Staal biedt de sterkte, stijfheid en ductiliteit die nodig zijn voor compacte, volledig demonteerbare verbindingssystemen.

Tegelijkertijd creëert additieve productie van metalen nieuwe mogelijkheden voor complexe geometrieën, geautomatiseerde productie en op maat gemaakte ontwerpen voor lastoverdracht.

Voor structurele precisietoepassingen biedt koudgewalste staalplaat een uitstekende basis omdat het gladde oppervlakken, nauwkeurige diktecontrole en betrouwbare vormprestaties biedt.

De inherente recycleerbaarheid van staal maakt het ook zeer geschikt voor herhaalde montage en demontage, wat een echt circulair bouwmodel ondersteunt.

Geavanceerde productie voor duurzame gebouwen

Onderzoekers zijn van mening dat dit project een schaalbaar pad biedt voor het transformeren van de bouwsector, door ervoor te zorgen dat gebouwen herbruikbare hulpbronnen op de lange termijn- worden in plaats van wegwerpbare constructies.

Bagheri voegde toe:

"Deze aanpak vertegenwoordigt een nieuwe richting in de bouw. ​​Bestaande bouwsystemen hebben geen 3D-geprinte metalen connectoren gecombineerd met koud-gevormde lichtgewicht stalen systemen om een ​​snelle geautomatiseerde montage en volledige demontage te realiseren."

Een van de belangrijkste doorbraken is de ontwikkeling van een methode waarmee metalen connectoren rechtstreeks op extreem dunne stalen substraten kunnen worden geprint, doorgaans slechts 1 à 3 mm dik.

Dit vermindert de vervorming en restspanning tijdens de productie aanzienlijk, waardoor de technologie dichter bij praktische structurele toepassingen komt.

Voor deze geavanceerde constructiesystemen spelen Precision Steel Components een belangrijke rol, omdat de prestaties van connectoren afhankelijk zijn van nauwkeurige geometrie, consistente materiaaleigenschappen en betrouwbare productiekwaliteit.

De toekomst van modulaire staalconstructies

Staal blijft een belangrijke rol spelen in modulair en duurzaam bouwen.

Van lichtgewicht structurele frames tot herbruikbare verbindingssystemen: staal zorgt ervoor dat gebouwen flexibeler, efficiënter en recycleerbaarder worden.

Met de vooruitgang op het gebied van additieve productie van metalen en geprefabriceerde constructies zullen producten zoals staalconstructiecomponenten, koolstofstaalplaten en koud-gevormde staalmaterialen de volgende generatie duurzame gebouwen blijven ondersteunen.