Nå kommer 3D-print med betong til Grimstad – Norge ligger bak utviklingen i andre land

Norges første anlegg for 3D-print med betong er bestilt fra finske Hyperion, og kommer til Grimstad en gang før sommeren. Det kan redusere behovet for forskaling, og støping av dobbeltkrumme flater blir like enkelt som plane flater. Bruken av betong kan reduseres med opptil 80 prosent for noen komponenter.

Det er Future Materials katapultsenter (se faktaboks) sine fagmiljøer hos Mechatronics Innovation Lab, MIL og Universitetet i Agder som har tatt initiativet. Med seg har de fått Contiga og Veidekke. Like over fem millioner kroner ble bevilget av Siva rett før jul, MIL har bestilt utstyret til fem millioner kroner for egen regning. Oppstartsmøtet i prosjektet skjer torsdag denne uken.

Torsdag 2. februar inviterer prosjektet til et webinar, interesserte kan melde seg på her. Målet er å få med flere industrielle partnere. Først og fremst er det behov for rådgivende ingeniører.

– Vi er i samtaler med to rådgivende ingeniørselskaper, ellers ønsker vi alle velkommen. Målet er å få hele verdikjeden representert, sier Nina Solvang, prosjektdirektør i Future Materials.

Norge sent ute

Solvang sier at sammenlignet med andre land er Norge sent ute med å ta i bruk lagvis produksjon for betongstøp.

Det bekrefter Ole-Bjørn Moe som er teknologiansvarlig innen lagvis produksjon på MIL. Han sier at 3D-print med betong kan gi større fleksibilitet i produksjonen enn dagens støpemetoder.

– Målet for prosjektet er å finne hvor produksjonsmetoden kan egne seg. Vi skal se på hva vi mangler av kompetanse, og vi skal også se på regelverket.

Betongekspert Andreas Sjaastad i Veidekke peker på at utviklingen nå går mer og mer i retning av funksjonsbasert regelverk, det kan gjøre overgangen til lagvis produksjon enklere.

– Men det kan tenkes at det blir behov for en form for dokumentasjon fra Sintef.

Komponenter og elementer

Moe skuffer dem som tror at Grimstad skal få Norges første 3D-printede betongbygg.

– Det er klart at et helt bygg er spektakulært, men vi vil heller se på elementer der vi kan hente gevinster raskt.

Teknisk Ukeblad er kjent med at det har vært tenkt høyt rundt mulighetene til å bruke 3D-printete komponenter i bygget som skal huse den nye batterifabrikken til Morrow som kommer i Arendal. Det er Siva som finansierer den, og Veidekke som bygger. En svakhet er at byggingen allerede er i gang, så det kan være for sent.

Moe bruker lyktestolper som eksempler. Alle sammen trenger et fundament de er montert på, i dag er det gjerne bygget en firkantet forskaling som så er fylt med betong.

– Med lagvis produksjon kan vi legge betongen der det er behov for den. Mengden kan reduseres med opp mot 80 prosent for slike fundamenter. Med tanke på alle de lysmastene vi har blir det ganske mange tonn betong.

Andreas Sjaastad hos Veidekke trekker også frem fundamenter som vel egnet første produkt.

Robot ekstruderer betongen

Utstyret som er bestilt er en robotarm, en mikser med pumpe og betongdyse som ekstruderer betongen. Det er samme prinsippet som Fused Deposition Modelling, gjerne kalt FDM-printere, som er mye brukt for plast. Metoden stiller krav til tilslagsmaterialer, som må være ned mot 3 mm. Betongen må ha høyere viskositet enn for vanlig støp.

– Men det fører også til at kompleksitet blir gratis. Vi kan legge betongen der det er behov og få best distribusjon av kreftene og lage hulrom det ikke er behov for betong.

Johannes Tofte, regionsjef for Contiga på Sørlandet, forteller at de ble invitert med i prosjektet.

– Det blir spennende å se hva vi kan få til i byggenæringen. 3D-print kan gjøre oss mer effektive og vi ønsker å delta, heller enn å sitte på utsiden og se på, sier Tofte.

– Ja, vi vet at 3D-print, robotisering og digitalisering kommer, og vi ønsker å ligge først i utviklingen. Da kan vi være med å påvirke utviklingen, sier Sjaastad.

Må takle både strekk og trykk

Contiga produserer dekker, trapper, vegger, bjelker, søyler og hulldekker og kaller seg Norges største på prefabrikkert betong. Likevel er Tofte tilbakeholden med å si hvilke produkter han tror først kommer som 3D-printet, han har derimot identifisert de største utfordringene som må løses.

– Det som er printet må takle strekk og trykk minst like godt som med tradisjonell produksjon. Så er vi spent på om vi kan få en fin og glatt overflate. Jeg tror det aller viktigste er å bygge kompetanse.

Veidekke og Sjaastad trekker frem armering som et område der prosjektet må finne løsninger. Han ser for seg en form for kort fiber.

– I første omgang må vi utvikle noe som tåler trykk, så får strekk komme etter hvert.

Sjaastad ser kunnskap som noe av det viktigste å gripe fatt i.

– Våre fagarbeidere må kunne håndtere dette. De må lære seg hvilke blandingsforhold som skal brukes, prosedyrer og automatisering. Etter hvert kan det jo tenkes at de starter prosessen, som så kjører mens de er ferdige på jobb for dagen.

Lagvis produksjon har hatt en voldsom vekst de senere årene, også i bygge- og anleggsnæringen. I Norge har det så langt skjedd lite. Sintef, sammen med Obos og Construction City hadde planer om å printe et betongbygg for et par år siden, men måtte legge prosjektet i skuffen. I stedet ble det arrangert en konkurranse om 3D-print for bygg.

Totalrenoverer med 3D-print

I Nederland har utviklingen kommet langt, og det tekniske universitetet i Eindhoven har jobbet mye med lagvis produksjon med betong. I april 2021 flyttet et nederlandsk par inn i det som regnes som verdens første bolighus laget med additiv produksjon, gjerne kalt 3D-print. I Tyskland er det ført opp et toetasjes boligbygg, det samme finnes i Belgia. Det er også bygget 3D-printete betongbygg i Danmark, i Kina, i USA, i Russland og en rekke steder verden rundt. Alle har det til felles at byggene er prototyper, ofte ført opp som en del av et forskningsprosjekt med et eller flere universiteter med på laget.

Et av de mer jordnære prosjektene er under utførelse i Den Helder nær Amsterdam. Der skal en nedslitt boligblokk fra 1970-tallet totalrenoveres. Fasadeplater og nye balkonger blir 3D-printet, de første nye elementene ble heist på plass i oktober i fjor.

Også i akademiske kretser er det stor tro på lagvis produksjon. Et søk på google scholar gir godt over 1000 treff på søk om additive manufacturing og concrete bare i 2023, som når dette skrives er kun 10 dager gammel.

Det er mange grunner til at byggeindustrien ønsker å lykkes med denne produksjonsmetoden. For arkitektene gir det langt større spillerom for både buer og dobbeltkrumme flater. Det blir også lettere å skape varierte former og strukturer. For entreprenørene kan det gi store innsparinger. Behovet for forskaling blir redusert, kanskje vil det forsvinne helt. Fra et klimaståsted er det forlokkende med reduksjonen av utslipp som følger med.

Fortsatt er 3D-print med betong er et eksempel på en teknologi som nær sagt alle tror på – men som likevel ikke har slått gjennom.