NL2032648B1

NL2032648B1 - Werkwijze voor het vervaardigen van een bouwmodule door middel van 3D-betonprinten

Info

Publication number: NL2032648B1
Application number: NL2032648A
Authority: NL
Inventors: Nicolaas Hendriks Lambertus
Original assignee: Cybe Construction Bv
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2022-07-31
Publication date: 2023-08-11
Also published as: NL2032648A; CA3237082A1; WO2023014219A1; EP4380769A1

Abstract

Bij een WerkWijze voor het vervaardigen van een bouwmodule 1 voor een gebouw, wordt eerst een bekisting voor een vloer 3 en onderste lagen van een spouw spouwmuur op een ondergrond gemaakt door middel van 3D—betonprinten. Vervolgens wordt wapening voor de vloer 3 en voor draagbalken 13 binnen de bekisting aangebracht. Daarna worden de resterende lagen van de spouwmuren 5 door middel van 3D—printen gevormd. Dan wordt beton gestort binnen de bekisting voor het vormen van de draagbalken 13 en de vloer 3. Voor stevigheid in verticale richting worden verticale balken 15 in of tegen de spouwmuren 5 aangebracht en bevestigd aan de wapening 11 voor de draagbalken 13. Bij de verkregen bouwmodule 1 vormen de vloer 3 en de spouwmuren 5 een geheel zodat de module verplaatsbaar is. Afzonderlijke bouwmodules kunnen met elkaar gekoppeld worden door de wapening voor de draagbalken en verticale balken aan elkaar te bevestigen.

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een bouwmodule door middel van 3D- betonprinten

BESCHRIJVING:

Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een module voor een gebouw, welke module is voorzien van: - een betonplaat, en - ten minste één betonnen spouw spouwmuur die bevestigd is aan de betonplaat, welke spouw spouwmuur twee op afstand van elkaar aanwezige wanden heeft, bij welke werkwijze de wanden van de spouw spouwmuur worden vervaardigd door middel van 3D-betonprinten.

Stand van de techniek

Een dergelijke werkwijze is bekend uit CN108312291A. Bij deze bekende werkwijze wordt eerst een fundering gevormd ter plaatse van de spouwmuren en na het printen van de buitenwanden van de spouwmuren worden plaatselijk verticale wapeningskorven tussen deze wanden geplaatst en de ruimte binnen deze korven en daar direct omheen vol gestort met beton om zo verticale constructiebalken te vormen.

Nabij de bovenzijde van de spouwmuren worden vloerplaten tussen de spouwmuren aangebracht, die de vloer gaan vormen voor een daarna daarop te vormen verdere bouwmodule van het gebouw. Op de vloerplaten wordt wapening aangebracht en vervolgens wordt een laag op de vloerplaten geprint. De genoemde horizontale plaat is bij deze bekende werkwijze het plafond van de bouwmodule ofwel de vloer van de erboven te vormen verdieping. De volgens deze bekende werkwijze vervaardigde bouwmodules zijn niet verplaatsbaar maar maken direct deel uit van het te vormen gebouw. De spouwmuren en de bovenste laag van de vloer worden hierbij na elkaar geprint.

Samenvatting van de uitvinding

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze volgens de aanhef van conclusie 1 waarmee verplaatsbare bouwmodules op goedkope wijze vervaardigd kunnen worden zodat daarmee op goedkopere en snellere wijze een gebouw gebouwd kan worden. Hiertoe is de werkwijze voor het vervaardigen van een bouwmodule volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat: - 3D-betonprinten op een ondergrond van een bekisting voor de te vormen betonplaat en voor de te vormen betonnen draagbalk, en van de onderste lagen van de wanden van de te vormen spouw spouwmuur, - aanbrengen van een wapeningsdraadraster voor de betonplaat en een langwerpige wapeningskorf voor de draagbalk op de ondergrond voor of na het printen van de bekisting, binnen de bekisting of binnen de contour waar de bekisting geprint gaat worden, - 3D-betonprinten van de verdere lagen van de wanden van de spouwmuur, en - storten van beton in de ruimte binnen de bekisting tijdens of na het printen van de verdere lagen van de wanden van de spouwmuur.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding vormt de vloer van de bouwmodule de genoemde horizontale plaat. Dit in tegenstelling tot de bekende werkwijze waar het plafond van de bouwmodule de genoemde horizontale plaat vormt.

Door in een doorlopend proces de bekisting voor de vloer en de spouwmuren te printen en tijdens het printen van de spouwmuren tevens de vloer te storten, kunnen er per tijdseenheid meer modules vervaardigd worden dan volgens de bekende werkwijze waardoor de 3D-betonprinter efficiënter gebruikt wordt en de kosten voor het gebruik van de 3D-betonprinter lager zijn.

Doordat van de bouwmodule zowel de vloer als de spouwmuren vervaardigd worden, is de bouwmodule te verplaatsen. Dit is niet het geval bij de bekende bouwmodule die bestaat uit de spouwmuren en de daarmee verbonden vloer voor de erboven aanwezige verdieping ofwel het plafond van de gevormde bouwmodule. Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden de spouwmuren naast draagbalken geprint die een geheel vormen met de vloer, zodat de vloer, de draagbalken en de spouwmuren één stevig geheel vormen. Voor de draagbalken en de vloer wordt bij voorkeur snelhardend beton gebruikt.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat na het storten van beton in de ruimte tussen de bekisting (7) de bekisting onderdeel wordt van de betonplaat en/of van de draagbalk.

Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat het printen van de bekisting voor de betonplaat en de onderste lagen van de spouw spouwmuur wordt uitgevoerd in een continu (ononderbroken) 3D- betonprintproces.

Nog een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de bekisting voor de betonplaat en de onderste lagen 0 van de spouw spouwmuur zodanig wordt bedrukt dat de onderste lagen van een van de wanden van de spouw spouwmuur deel uitmaken van de bekisting van de betonplaat.

Bij voorkeur wordt het printen van de bekisting voor de betonplaat en de onderste lagen van de spouw spouwmuur gevolgd door het printen van de overige lagen van de spouw spouwmuur in een continu (ononderbroken) 3D-betonprintproces uitgevoerd.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat na het printen van de spouwmuren verticale balken in of tegen de spouwmuren worden aangebracht, welke balken aan de wapening van de draagbalken worden bevestigd. Bij het 3D-betonprinten van de spouwmuren worden enkel de buitenwanden van de spouwmuren geprint waarbij tussen de buitenwanden lege ruimtes gevormd worden, Door de verticale balken direct aan de wapening in de draagbalken te bevestigen wordt een sterke constructie verkregen.

Om de verticale balken op eenvoudige wijze stevig aan de wapening te kunnen bevestigen, worden bij voorkeur koppelplaten aan de wapening voor de draagbalken bevestigd en de verticale balken aan deze koppelplaten bevestigd. Deze koppelplaten worden bij voorkeur voor het storten van de draagbalken en de vloer aan de wapening bevestigd, bij voorkeur voordat de wapening voor de draagbalken op de ondergrond worden geplaatst. Door koppelplaten aan te brengen kunnen de verticale balken op eenvoudige wijze aan de draagbalken worden bevestigd, bijvoorbeeld door middel van bouten.

Bij voorkeur worden op de plaatsen waar de verticale balken aan de wapening voor de draagbalken worden bevestigd, vanaf de buitenzijde van de spouwmuren tot aan de wapening van de draagbalken de spouwmuren verwijderd of de spouwmuren zodanig gevormd dat op deze plaatsen inhammen in de spouwmuren worden gevormd. Hierdoor kunnen de verticale balken binnen de buitenste begrenzingszijde van de spouwmuren geplaatst worden waardoor deze niet uitsteken.

Om de verticale balken nog meer te integreren in de constructie en nog minder of niet uit te laten steken, worden bij het printen van de spouwmuren buitenwanden van de spouwmuren geprint worden, waarbij op de plaatsen waar de verticale balken aan de wapening voor de draagbalken worden bevestigd de buitenwand of buitenwanden zo geprint wordt/worden dat er inhammen in de spouwmuur gevormd worden waarin de verticale balken geplaatst kunnen worden. Hierdoor kunnen de spouwmuren nog steeds tot aan de randen van de vloer gevormd worden terwijl de verticale balken niet uitsteken door de aanwezigheid in de gevormde inhammen.

Beknopte omschrijving van de tekeningen

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van een in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze voor het vervaardigen van de bouwmodule volgens de uitvinding. Hierbij toont:

Figuur 1 de 3D-printer met wapening op de ondergrond voor het vormen van de vloer en spouwmuren;

Figuur 2 de 3D-printer met de gevormde bouwmodule;

Figuur 3 de bouwmodule in bovenaanzicht;

Figuur 4 de wijze waarop een aantal bouwmodules met elkaar gekoppeld worden;

Figuur 5 twee afgewerkte bouwmodules die tot een unit samengesteld worden;

Figuur 6 een bouwmodule die als zelfstandige unit gebruikt kan worden;

Figuur 7 een eenvoudige module tijdens productie waarbij een deel van een spouw spouwmuur is verwijderd voor het opnemen van een verticale balk in de module; en

Figuur 8 een eenvoudige module tijdens productie waarin een spouw spouwmuur is gevormd zodanig dat een uitsparing is gevormd voor het opnemen van een verticale balk in de module.

Gedetailleerde omschrijving van de tekeningen

Bij een efficiënte bouwwijze voor een gebouw worden prefab bouwmodules in de fabriek vervaardigd die op de bouwplaats worden geplaatst in het te 5 vormen gebouw waar de bouwmodule enkel gekoppeld dient te worden met de reeds aanwezige bouwmodules van het te vormen gebouw. Voor het vervaardigen van de bouwmodule wordt eerst een geschikte ondergrond gevormd waarop de bouwmodule kan worden vervaardigd. Dit kan bijvoorbeeld een kunststof plateau zijn waarin sleuven aanwezig zijn ter plaatse waar de draagbalken in de vloer gevormd worden. Deze draagbalken worden dikker dan de vloer en steken aan de onderzijde van de te vormen vloer uit de vloer. In figuur 1 is de 3D-betonprinter 2, die onder andere gebruikt wordt voor het vormen van de spouwmuren, weergegeven, waarbij wapeningskorven 11 voor de te vormen draagbalken reeds op de ondergrond zijn aangebracht. Aan de uiteinden van de drie korte wapeningskorven en de twee lange wapeningskorven worden koppelplaten aan de wapeningskorven bevestigd (gelast) die voorzien zijn van boutgaten zodat de bouwmodules onderling aan elkaar bevestigd kunnen worden en de verticale balken aan de draagbalken kunnen worden bevestigd.

Om de wapeningskorven wordt een bekisting 7 voor de vloer en de onderste lagen van de spouwmuren 8 (schematisch weergegeven met onderbroken lijnen) van beton geprint met de 3D-betonprinter. Deze 3D-betonprinter gebruikt snel uithardend beton zodat bij het einde van het printen van een laag direct de volgende laag op het begin van de geprinte laag geprint kan worden. Tussen de wapeningskorven 11 voor de draagbalken zijn vooraf wapeningsmatten 9 (met onderbroken lijnen aangegeven) voor de te vormen vloer op de ondergrond geplaatst.

Na het printen van de bekisting 7 en de onderste lagen 8 van de spouwmuren gaat het 3D-printproces continu door voor het printen van de verdere lagen van de spouwmuren en gelijktijdig wordt de vloer gestort. Dit laatste gebeurt eveneens met snelhardend beton. In figuur 2 is de situatie weergegeven na het storten van de vloer 3 en het printen van de spouwmuren 5. Hierbij zijn ook reeds verticale stalen balken 15 in inhammen in de spouwmuren 5 aangebracht. Deze balken 15 zijn voorzien van koppelplaten en zijn met bouten vastgezet tegen reeds aan de wapeningskorven 11 bevestigde koppelplaten. De spouw spouwmuur 5 is zodanig gevormd dat in het verlengde van de draagbalken 13 inhammen in de spouwmuren aanwezig zijn, zodat de verticale balken 15 tegen de wapeningskorven 11 bevestigd kunnen worden zonder dat eerst daar ter plaatse uitsparingen in de spouwmuren 5 moeten worden aangebracht.

Bij het printen van de spouwmuren 5 worden enkel buitenwanden van de spouwmuren geprint. In figuur 3 is de boowmodule 1 in bovenaanzicht weergegeven waarin dit duidelijk is te zien. Ter plaatse van de uiteinden van de draagbalken 13 wordt de buitenwand zo geprint dat er inhammen in de spouwmuur 5 gevormd worden waarin de verticale balken 15 geplaatst kunnen worden. Voordat de vloer 3 wordt gestort worden buizen aangebracht en tijdens het printen van de spouwmuren 3 worden verdere buizen in de spouwmuren aangebracht voor onder andere elektrische kabels, watervoorziening, etc. Na het printen van de spouwmuren 3 wordt isolatiemateriaal in de holle ruimtes tussen geprinte buitenwanden van de spouwmuren 5 aangebracht.

In figuur 4 is de wijze waarop een aantal bouwmodules 1 met elkaar gekoppeld kunnen worden weergegeven. De verticale balken 15 kunnen aan de uiteinden aan elkaar bevestigd worden en de draagbalken 13 kunnen eveneens met de uiteinden aan elkaar bevestigd worden. In beide gevallen zijn eerst van boutgaten voorziene koppelplaten aan de balken en de wapeningskorven aangebracht zodat de bouwmodules eenvoudig met bouten aan elkaar bevestigd kunnen worden.

Voordat de bouwmodules naar het in aanbouw zijnde gebouw worden vervoerd, worden deze eerst verder afgewerkt, bijvoorbeeld door de wanden daar waar gewenst te betegelen en keukenapparatuur of badkamerapparatuur aan te brengen en eventueel deuren en ramen te plaatsen. Ook worden bij voorkeur twee bouwmodules vooraf met elkaar gekoppeld en voorzien van een (al dan niet tijdelijk) plafond 17 dat bescherming biedt tijdens transport. In figuur 5 zijn twee volledig afgewerkte bouwmodules 1 weergegeven die aan elkaar bevestigd worden om een unit te vormen.

De bouwmodules 1 worden pas op de bouwplaats aan elkaar bevestigd omdat de unit te groot is om over de weg vervoerd te kunnen worden. Bij die bouwmodules die de bovenste laag van het gebouw gaan vormen wordt een permanent plafond aangebracht.

Dit permanente plafond kan af fabriek aangebracht zijn of kan pas op de bouwplaats aangebracht worden.

In figuur 6 is het printen van een andere bouwmodule 21 met de 3D- printer 2 weergegeven. Deze bouwmodule 21 vormt een zelfstandige unit en hoeft daarvoor niet eerst gekoppeld te worden met een verdere bouwmodule.

Ter verduidelijking toont figuur 7 een eenvoudige bouwmodule 23 tijdens productie waarbij een deel van een spouwmuur 3 is verwijderd om een uitsparing 19 te creëren voor het opnemen van een verticale balk 15 in de bouwmodule.

De wand 6 van de spouwmuur 5 wordt tot aan de wapeningskorf 11 voor de balk verwijderd, zodat de verticale balk 15 tegen de wapeningskorf 11 kan worden geplaatst en daaraan kan worden bevestigd. Bij voorkeur is de wapeningskorf 11 voorzien van een plaat voorzien van draadgaten zodat de verticale balk 15 aan de wapeningskorf 11 kan worden vastgeschroefd.

Eveneens ter verduidelijking toont figuur 8 een andere eenvoudige bouwmodule 25 tijdens productie waarin een spouwmuur 5 is gevormd zodanig dat een uitsparing 19 wordt gevormd voor het opnemen van een verticale balk 15 in de module.

Op de plaats waar een verticale balk 15 aan de wapeningskorf 11 van de draagbalk 13 wordt bevestigd, is de wand 6 van de spouwmuur 5 zodanig 3D-geprint dat de spouwmuur 5 een uitsparing 19 heeft waarin de verticale balk 15 kan worden aangebracht.

Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen is beperkt. De uitvinding strekt zich mede uit tot alle van de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen afwijkende uitvoeringsvormen binnen het door de conclusies gedefinieerde kader.

Claims

CONCLUSIES:

I. Werkwijze voor het vervaardigen van een module (1) voor een gebouw, welke module (1) is voorzien van: - een betonplaat (3), en - ten minste één betonnen spouwmuur (5) die bevestigd is aan de betonplaat (3), welke spouwmuur (5) twee op afstand van elkaar aanwezige wanden (6) heeft, bij welke werkwijze de wanden (6) van de spouwmuur (5) worden vervaardigd door middel van 3D-betonprinten, met het kenmerk, dat de module voorts ten minste één betonnen draagbalk (13) omvat die bevestigd is aan de betonplaat (3), en dat de werkwijze de volgende stappen omvat: - 3D-betonprinten op een ondergrond van een bekisting (7) voor de te vormen betonplaat (3) en voor de te vormen betonnen draagbalk (13), en van de onderste lagen van de wanden (6) van de te vormen spouwmuur (5), - aanbrengen van een wapeningsdraadraster (9) voor de betonplaat (3) en een langwerpige wapeningskorf (11) voor de draagbalk (13) op de ondergrond voor of na het printen van de bekisting (7), binnen de bekisting (7) of binnen de contour waar de bekisting geprint gaat worden, - 3D-betonprinten van de verdere lagen van de wanden (6) van de muur (5), en - storten van beton in de ruimte binnen de bekisting (7) tijdens of na het printen van de verdere lagen van de wanden (6) van de muur (5).
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat na het storten van beton in de ruimte tussen de bekisting (7) de bekisting onderdeel wordt van de betonplaat en/of van de draagbalk.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het printen van de bekisting voor de betonplaat en de onderste lagen van de spouwmuur wordt uitgevoerd in een continu 3D-betonprintproces.
4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de bekisting voor de betonplaat en de onderste lagen van de spouwmuur zodanig wordt bedrukt dat de onderste lagen van een van de wanden van de spouwmuur deel uitmaken van de bekisting van de betonplaat.
5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het printen van de bekisting voor de betonplaat en de onderste lagen van de spouwmuur gevolgd door het printen van de overige lagen van de spouwmuur in een continu 3D-betonprintproces wordt uitgevoerd.
6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat na het printen van de spouwmuren (5) verticale balken (15) in of tegen de spouwmuren (5) worden aangebracht, welke balken (15) aan de wapeningskorf (11) van de funderingsbalken (13) worden bevestigd.
7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat aan de wapeningskorf (11) voor de fanderingsbalken (13) koppelplaten worden bevestigd en de verticale balken (15) aan deze koppelplaten worden bevestigd.
8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat op de plaatsen waar de verticale balken (15) aan de wapeningskorf (11) voor de funderingsbalken (13) worden bevestigd, vanaf de buitenzijde van de spouwmuren (5) tot aan de wapeningskorf (11) van de funderingsbalken (13) de spouwmuren (5) worden verwijderd of de spouwmuren (5) zodanig worden gevormd dat op deze plaatsen inhammen in de spouwmuren (5) worden gevormd.
9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat bij het printen van de spouwmuren (5) buitenwanden van de spouwmuren geprint worden, waarbij op de plaatsen waar de verticale balken (15) aan de wapeningskorf (11) voor de funderingsbalken (13) worden bevestigd de buitenwand of buitenwanden zo geprint wordt/worden dat er inhammen in de muur (5) gevormd worden waarin de verticale balken (15) geplaatst kunnen worden,