Intro: Je luistert naar De Digitale Ingenieur. In deze podcast slaan we een brug tussen ons werk als ingenieur en de digitale wereld. In dit drieluik praten we je bij over de woningbouwopgave en hoe digitale technologie hierbij kan helpen.

Pieter-Bas: Leuk dat je luistert naar deze podcast. Mijn naam is Pieter-Bas de Visser en in deze reeks van 3 praat ik met 3 specialisten die elk werken aan projecten die betrekking hebben op de woningbouw. Vandaag praat ik met Maartje Hoogeveen. Zij werkt als constructeur bij Witteveen+Bos en ze werkt in het team Digital Construction, waar ze betrokken is bij innovaties zoals 3D betonprinten. Maartje leuk dat je er bent, welkom.

Maartje: Dankjewel.

Pieter-Bas: Kan je wat vertellen over jouw achtergrond? Waar heb je gestudeerd?

Maartje: Ik heb in Delft gestudeerd, civiele techniek gedaan en als master Structural engineering en vanuit daar twee jaar geleden bij Witteveen+Bos begonnen als constructeur.

Pieter-Bas: Direct vanuit je studie, leuk. Jij werkt aan innovatie binnen 3D betonprinten. Kan je even voor de leek uitleggen wat dat precies is?

Maartje: Ja, 3D betonprinten is een nieuwe manier van bouwen, waarbij beton laagje voor laagje uit een robotarm komt en daarmee kan je constructies bouwen en het grote voordeel is dat beton sterk genoeg is om zijn eigen gewicht en ook het gewicht van de lagen daarboven te kunnen dragen. Waardoor je dus geen bekisting meer nodig hebt. Dat scheelt heel veel bouwafval, je kunt het materiaal neerleggen waar je wil, dus je hebt grote vormvrijheid en je kunt daarmee ook heel veel beton besparen.

Pieter-Bas: Ja, wat doen wij als Witteveen+Bos daarin? Vooral het ontwerpwerk of wat is ons specialisme?

Maartje: Ons specialisme is dat we ontwerpen maken. We werken ook heel veel samen met de universiteiten, met aannemers met de overheden om zoveel mogelijk 3D betongeprinte constructies te realiseren.

Pieter-Bas: En wat is jouw exacte rol hierin?

Maartje: Nou mijn rol primair is constructeur. Dus ik bereken de 3D betongeprinte constructies. Wat moet de hoogte zijn? Want moet de dikte zijn? Et cetera. En daarnaast doen we onderzoeken, doen we proeven om de capaciteit van 3D betongeprinte liggers te bepalen. Die resultaten moeten worden geanalyseerd en worden geïnterpreteerd. Daar werk ik aan.

Pieter-Bas: En als ik het goed heb…Als ik me goed herinner, beschikken wij als Witteveen+Bos, niet alleen maar in een consortium, over een printlocatie, ben jij daar ook vaak te vinden?

Maartje: Ja, we werken daar veel mee samen en daarmee realiseren we echt betonconstructies. We doen ook veel testen, dus daar ben ik wel eens te vinden, ja.

Pieter-Bas: En zoals ik beton ken, moeten er ook altijd bewapening worden aangebracht. Wordt dat mee geprint of wordt dat achteraf aangebracht? Hoe zit dat precies?

Maartje: In die zin is het echt wel een heel ander materiaal eigenlijk dan gewapend beton. Er zijn een aantal manieren om wapening toe te passen. Je kunt vezeltjes toevoegen in de mix, kleine staal vezeltjes. Die geven wat extra sterkte aan het beton. We kunnen ook alleen de bekisting printen, hè? Dus dan print je eigenlijk een mal. Daarin kun je de wapening aanbrengen en ook alsnog gewapend beton maken. Je kunt ook in de lagen staafjes neerleggen tijdens het printen.

Pieter-Bas: Handmatig?

Maartje: Ja, of in de toekomst misschien met een robot. Zo zijn er nog wel meer oplossingen om toch die wapening toe te passen. We hebben een aantal bruggen gerealiseerd, dat zijn fietsbruggen met een overspanning van 6, 7, 8, 9, 10 meter. Het varieert een beetje en daarna hebben we de bruggen voorgespannen, dus dan druk je eigenlijk de elementen samen waardoor de trekspanningen ook weer lager worden.

Pieter-Bas: En die elementen worden dan in de printfaciliteit geprint en dan vervolgens vervoerd naar locatie?

Maartje: Ja, eigenlijk een soort pre-fab idee. Er zijn ook wel veel partijen die op locatie printen. Dat is denk ik ook wel een belangrijke toepassing van dat printen, maar is ook een hele grote uitdaging. Beton is een gevoelig materiaal. In de hal hebben we mooi gecontroleerde omstandigheden, maar op locatie hebben we weer en wind, dus dan is het wat moeilijk om het proces goed te controleren.

Pieter-Bas: Ja, en wat zijn nou ten opzichte van het conventionele gewapende beton, de grote voordelen van het betonprinten ten opzichte van de huidige bouwmethodes?

Maartje: Ik denk dat het een aantal voordelen zijn. Het is allereerst duurzamer, wat ik net ook al zei, je hebt die bekisting niet meer nodig. Vaak als je een ronde vorm maakt, maak je de bekisting helemaal op maat en dan kun je het meestal daarna weggooien, omdat het echt speciaal voor dat object is gemaakt. Je kunt het materiaal neerleggen waar je wil, dus je kunt in plaats van massieve doorsneden ook holle doorsnedes maken. Daarmee bespaar je gewoon beton. Daarnaast speelt het ook een belangrijke rol in de woningbouwopgave die we hebben, omdat je er heel snel mee kunt bouwen. Je kunt in een aantal uren een heel object printen. Dus het is sneller om ermee te bouwen, ook veiliger. Eén iemand moet de robot aanzetten. Die wordt vervolgens aangestuurd door een computer script en de robot doet zijn werk print het object en er hoeft niemand meer beton te storten.

Pieter-Bas: En je kan dag en nacht door.

Maartje: Ja, dus het heeft echt wel heel veel voordelen.

Pieter-Bas: Er is ook een trend gaande over wat betreft hout in de bouw. Beton is natuurlijk niet het meest duurzame materiaal. Nou begrijp ik dat je hierdoor een stuk minder beton nodig hebt door gebruik te maken van de printer. Maar zien jullie die trend van de houtbouw als een bedreiging voor het betonprinten of zijn dat juist dingen die heel goed naast elkaar kunnen bestaan?

Maartje: Ja dat denk ik wel. Allereerst zijn er heel veel ontwikkelingen nu in het ontwikkelen van een duurzamere betonmix, dus met minder cement, hè? Want cement is in die zin de boosdoener qua CO2 uitstoot. Dat noemen we geo-polymeer beton. Dat is een ander type reactie, maar wel duurzamer. En daarnaast, hout is inderdaad een biobased materiaal. Wat groeit, het slaat CO2 op, maar het is ook wel iets minder sterk. Dus als je een hele grote overspanning nodig hebt, is beton misschien wel handiger, want als je kiest voor een houten vloer, dan wordt de verdiepingshoogte misschien wel heel groot, waardoor het alsnog minder duurzaam is. Dus ik denk niet dat er een bepaalde keuze gemaakt hoeft te worden. Ik denk dat beide een belangrijke rol spelen in het verduurzamen van de bouw en in die zin ook naast elkaar staan.

Pieter-Bas: Oke en als ik even terugga naar de normale printer waar ik altijd vroeger mijn boekverslagen mee printte. Ja, die heeft ook wel eens even geen inkt tussendoor of dat er een papier klem zit. Hebben jullie dit soort issues ook met de betonprinter?

Maartje: Ja, vaak genoeg. Nou ja, vaak genoeg is niet waar, maar er zijn echt wel eens problemen dat de pomp misschien niet werkt of dat het materiaal te vloeibaar of juist te dik is. En dat is denk ik allemaal onderdeel van die innovatie. Denk ook wel dat de rol op de bouwplaats straks ook gaat veranderen, hè? Nu hebben we een timmerman. Straks hebben we een operator van de printer die in de gaten houdt of de printer daadwerkelijk doet wat we gevraagd hebben.

Pieter-Bas: Er moet wel een soort van visuele check blijven bestaan op het bouwproces?

Maartje: Ja, dat denk ik wel, maar uiteindelijk wordt het wel veiliger, omdat er nog steeds ongevallen in de bouw gebeuren. Nu doet de printer in de basis het werk.

Pieter-Bas: Dan geef je aan, jij rekent die constructies door. Ik kan me een goede voorstelling maken bij een vierkant gebouw en misschien zelfs nog een rond gebouw die je kan doorrekenen. Maar hoe moet ik dat zien bij zo'n enorm organisch vormgegeven constructie?

Maartje: Ja, dat is inderdaad heel anders. Een 3D betongeprinte constructie is echt een totaal andere constructie dan een gewapend betonnen. Het materiaal is sowieso heel anders voor gewapend dan ook constructies hebben we normen. Er zijn heel veel onderzoeken gedaan in de geschiedenis, waardoor we weten hoe we die veilig kunnen ontwerpen. Er zijn rekenregels voor, maar voor dat 3D geprinte beton bestaat dat nog niet. Die zijn overigens wel in ontwikkeling. Wat heel goed is, maar nu moeten we de sterkte van constructies aantonen door proeven te doen. Eerst de allereerste brug hadden we hebben we 1 op 2 schaalmodel helemaal beproefd tot die stuk ging. En zo zijn we eigenlijk weer van grof naar fijn gegaan. Daarna hebben we een brug element beproefd. En daarna hebben we alleen heel specifiek een proef gedaan om de dwarskracht capaciteit te bepalen voor de brug. Daarna hebben we alleen echt het materiaal zelf, met heel veel kleine balkjes beproefd. Dus eigenlijk moeten we de capaciteit en sterkte van de constructies echt aantonen met proeven.

Pieter-Bas: En die normen zijn dus in ontwikkeling zoals je zegt, werken wij daaraan mee? Of wie ontwikkelt die normen?

Maartje: Ja, wij werken daar ook aan mee. Er zijn heel veel partijen die onderzoek doen wereldwijd en die informatie wordt allemaal samengevoegd.

Pieter-Bas: Dus er is straks een handboek 3D betonprint gebouwontwerp? Met Maartje getekend. Jij bent hiervoor ook naar Singapore geweest, begreep ik. Wat heb je daar precies gedaan?

Maartje: We hebben daar voor de overheid een printer aangekocht en wat zij wilde is eigenlijk onderzoeken: Hoe kunnen we 3D betonprinten nou gebruiken om onze bouw te versnellen? Ze hebben een vergelijkbare opgave als die wij hier in Nederland hebben. Er zijn heel veel mensen, maar te weinig huizen, dus daar willen ze ook bouwen met minder mensen uiteindelijk.

Pieter-Bas: Minder bouwvakkers?

Maartje: Minder bouwvakkers, en ze willen kijken of ze dat kunnen automatiseren met onder andere 3D betonprinten. Ze hebben die printer aangekocht en aan de praat gekregen en heel veel objecten geprint eigenlijk en uiteindelijk ook een prototype van een woning geprint. Echt om te laten zien van, dit is een hele goede methode om wel te gebruiken voor die woningbouw uiteindelijk. Dit was nog maar één verdieping. Ze hebben daar woningen van wel 20 of 30 verdiepingen. Maar goed, het is het begin.

Pieter-Bas: En jij hebt daar jouw expertise op het gebied van constructie ingebracht. Heel mooi en nu sinds twee jaar dus bij Witteveen+Bos, vanuit je studie. Enige specifieke reden waarom je voor Witteveen+Bos hebt gekozen?

Maartje: Nou, Ik heb mijn afstudeerstage gedaan bij Witteveen+Bos en dat ging, niet geheel toevallig, over 3D betonprinten. Het ging over een 3D beton geprinte fietsbrug en ik heb gekeken, hoe kunnen we dat ontwerp van die brug nou zo maken dat we hem zo snel en zo goedkoop mogelijk kunnen printen? Het printproces heeft een belangrijke invloed uiteindelijk op de kwaliteit van die brug en dat beton is natuurlijk heel sterk, hè? Want het moet sterk genoeg zijn om de lagen te dragen die er bovenop staan, maar dat gaat wel tot een bepaalde limiet. Op een gegeven moment gaat het wel instorten, want het beton is nog steeds nat, dus daar heb ik een optimalisatie in gevonden van: Hoe moeten we nou die afmetingen, de geometrie van de brug er uit laten zien, zodat die zo goed mogelijk geprint kan worden, maar uiteindelijk na 15 jaar nog steeds staat?

Pieter-Bas: Ja dus ook wanneer het volgende laagje erop geprint wordt, dat die vorige wel al dusdanig uitgehard is dat hij dat hij het kan dragen, maar weer niet te veel, want anders een plakt het niet meer.

Maartje: En dan heb je ook gewoon onnodig veel materiaal gebruikt.

Pieter-Bas: En wat vind jij het leukste aan je werk?

Maartje: Het leukste vind ik dat we bezig zijn met innovatie. Dat is vaak heel complex en heel uitdagend, maar daardoor ook heel interessant en geen dag en geen project is hetzelfde.

Pieter-Bas: Ja, dat maakt het ook uniek. Hoe ervaar je de bouwwereld of in ieder geval innovatie binnen de bouwwereld? Zijn ze hier klaar voor of merk je dat er gewoon nog veel barrières overwonnen moeten worden wil dit een beproefde methode worden?

Maartje: Ik denk dat bouwwereld zich er zeker van bewust is dat er wat moet veranderen. De afgelopen jaren is het ontwerpproces natuurlijk heel erg gedigitaliseerd. Vroeger hadden we een tekentafel, nu werken we met 3D en 4D modellen. Maar ja, het bouwproces zelf is nog steeds heel veel handwerk, wat heel logisch is. Het is heel complex. Elk project is anders. En we hebben ook een grote verantwoordelijkheid. We maken wel echt de constructies.

Pieter-Bas: Het moet wel allemaal blijven staan.

Maartje: Ja, het moet wel allemaal blijven staan, dus ik denk dat de bouw er zeker klaar voor is. Maar om de reden die ik net noemde is het ook gewoon best wel een grote uitdaging, omdat het zo complex is en er is innovatie nodig, maar innovatie is ook spannend.

Pieter-Bas: Ja, dat heeft tijd nodig.

Maartje: Ja en veel onderzoek en veel bewezen projecten.

Pieter-Bas: Jij zit in het team Digital Construction, veel innovatie, digitale ingenieur ook waar deze podcast natuurlijk over gaat. Merk je ook dat de rol van de ingenieur daarin verandert?

Maartje: Ja zeker, dat is ook wel een van de voordelen van 3D betonprinten, hè? Want die robot sturen we aan met een computermodel en uiteindelijk in de toekomst zie ik het dan voor me dat datzelfde model echt de basis wordt voor het ontwerp, waarin de architect de aanpassingen kan doen. De constructeur aanpassingen kan doen en nu is dat best wel vaak heeft dan een iteratief karakter en daarmee kunnen we in dat model veel beter en efficiënter samenwerken.

Pieter-Bas: Ja dus de rollen worden veel integraler wat dat betreft. En zie je dan ook voor je dat het, je noemt het al dat het nu best wel iteratief is in ontwerp loops bijna hè, wordt dat dan een soort continu proces? Zie je het zo voor je?

Maartje: Ja, ik denk wel continu, maar uiteindelijk zul je altijd van grof naar fijn gaan werken. Maar ik denk dat de afstemming tussen de partijen soepeler zou lopen en uiteindelijk kunnen we het ontwerp ook meteen naar de printer sturen, waardoor het aantal uitvoeringsfouten hopelijk ook zal afnemen. Want die robot, die doet gewoon wat die moet doen.

Pieter-Bas: Nou staan we in Nederland, wel bekend, voor een enorme woningbouwopgave gaat 3D betonprinten ons hier uit de brand helpen?

Maartje: Ja, Ik denk het wel. We kunnen met 3D betonprinten, zoals ik al zei, veel sneller bouwen met minder handen, met minder mensen bouwen. En we moeten in 2030 bijna 1 miljoen woningen af hebben, dus het zou heel goed kunnen dat 3D  betonprinten daar belangrijke rol in kan spelen. Om die opgave ook echt werkelijkheid te laten worden.

Pieter-Bas: En wat is daar voor nodig? We moeten natuurlijk gemeentes daarin meenemen in dat proces. Zijn er nog een aantal hobbels die te nemen zijn in het kader van het 3D betonprinten. Voordat we die huizen echt daadwerkelijk kunnen gaan neerzetten?

Maartje: Wat heel erg zou helpen, is dus wat we net ook al bespraken, hè? Die normgeving, zodat we die ontwerpen kunnen gaan standaardiseren. Dat zou heel erg helpen. Ik denk dat dat de belangrijkste hobbel is om te nemen, zodat de gemeente met gerust hart die woningen daar kunnen laten printen. Overigens de constructeur zelf ook.

Pieter-Bas: Is er nog wat qua wet en regelgeving waar jullie tegenaan lopen, van dat mag nog helemaal niet?

Maartje: Nee dat niet, zodra je laat zien dat een constructie voldoet middels proeven. Dat is echt een onderdeel van de Eurocode, dan is dat in principe… mag je heel veel doen en natuurlijk werken we ook heel veel samen mee met de gemeentes, de opdrachtgevers, we nemen hen ook heel erg mee. Dat is ook wel een heel belangrijk onderdeel, hoor van die innovatie dat je echt samenwerkt met alle partijen, dus met de materiaalleverancier, met de aannemer, maar dus ook echt met universiteiten, maar ook echt met de opdrachtgevers.

Pieter-Bas: Dat alle ingrediënten kloppen. Dan kan ik me voorstellen dat deze innovatie eigenlijk best wel allemaal heel snel gaat, ook zeker met de robotisering. Het is altijd nog maar de vraag of de overheid in die zelfde snelheid kan meebewegen, hè? Dat het straks allemaal toepasbaar is. Hoe zie jij jouw rol binnen Witteveen+Bos over 10 jaar bijvoorbeeld, is dat dan totaal veranderd of hoe zie je dat voor je?

Maartje: Over 10 jaar hoop ik in ieder geval dat we nog veel meer aan 3D betongeprinte constructies hebben gerealiseerd, waar we op kunnen terugkijken. Dat we daaruit ook heel veel meer kennis hebben opgedaan en we veel meer werken met 3D betongeprinte constructies, dus als we een nieuw gebouw ontwerpen, dan kiezen we tussen gewapend beton, gemaakt van prefab elementen of van insitu, in het werk gestort beton. Maar daar zou standaard ook een optie moeten zijn: we gaan het printen. Dus ik denk dat mijn rol echt nog wel hetzelfde is. Constructeurs zijn altijd nodig, hè, om te laten zien dat een constructie sterk genoeg is, maar wel met veel meer veel meer opties om ook duurzamer te bouwen en geautomatiseerd te bouwen.

Pieter-Bas: Ja en hebben we over 10 jaar nog andere collega’s nodig. En wat zijn dat voor collega's?

Maartje: Jazeker, we hebben heel veel mensen nodig die ons helpen met het maken van de ontwerpen, met het aansturen van de robot. Architecten, altijd installateurs. Ik denk niet dat dat zomaar weggaat, juist omdat elk gebouw en elk project zo uniek en complex is.

Pieter-Bas: Die rollen gaan niet zomaar verdwijnen, denk je. 

Pieter-Bas: Maartje, Ik wil je ontzettend bedanken voor het gesprek. Leuk dat je er was. En beste luisteraar tot de volgende keer.

Outro: Leuk dat je luisterde naar de digitale ingenieur. Houdt ons kanaal in de gaten voor meer afleveringen. Dit was een podcast van Witteveen+Bos.