Grootste 3D-geprinte structuur ter wereld nu in opbouw

In het het Zwitserse kanton Graubünden zijn de werken gestart aan de ‘Tor Alva’, de hoogste 3D-geprinte toren ter wereld. De zogenaamde ‘Witte Toren’ wordt gebouwd langs de Julieroute in het dorp Mulegns en zal dienst doen als locatie voor culturele voorstellingen. Het 30 meter hoge bouwwerk is ontworpen door architecten Michael Hansmeyer en Benjamin Dillenburger. Het wordt met beton geprint door de technologische universiteit ETH Zürich.

Veiliger, zuiniger en ecologischer

Met zijn baanbrekende digitale prestaties, zowel op het gebied van ontwerp als fabricage, laat de Witte Toren zien wat robotbouw kan bieden voor architectuur en constructie. Het hoogste digitaal geprinte gebouw ter wereld toont de mogelijkheden van 3D-printen voor de bouw, architectuur en het milieu: het laat zien hoe veiliger, zuiniger en ecologischer er gebouwd kan worden met minder materiaalverbruik en minder CO2-uitstoot, en hoe de bouw modulair, circulair en schaalbaar kan worden.

Zacht toerisme

De samenwerking tussen de Nova Fundaziun Origen, de ETH Zurich en de industriële partners zal een brede economische, technologische en architectonische impact hebben. Als onderdeel van een totaalconcept draagt de Witte Toren bij aan de revitalisering van het bergdorp Mulegns, dat bedreigd wordt door emigratie. De meeste gebouwen staan momenteel leeg en de bevolking is geslonken tot 16 inwoners. De toren bevordert een ‘zacht toerisme’ in de regio, versterkt het profiel van het kanton Graubünden en Zwitserland op zowel architectonisch als cultureel gebied en stimuleert de regionale en nationale kennisoverdracht. De realisatie van marktklaar geavanceerd onderzoek levert een belangrijke bijdrage aan de wereldwijde doorbraak van deze innovatieve, digitale en grondstofbesparende bouwmethode en architectuur.

Hansmeyer/Dillenberger - Als onderdeel van een totaalconcept draagt de Witte Toren bij aan de revitalisering van het nagenoeg verlaten bergdorp

Verticale enfilade

De Tor Alva van Mulegns is een eerbetoon aan de banketbakkers uit Graubünden en wordt direct bovenop de historische koetsremise gebouwd. Het gebouw bestaat in totaal uit zes verdiepingen, die lichter en luchtiger worden naarmate men naar de top klimt. De toren biedt een opeenvolging van sfeervolle zones die ontworpen zijn als een verticale enfilade. Het dient als een inloopinstallatie, een intieme concertruimte en een plek voor culturele bemiddeling. Het centrale ontwerpelement van de toren bestaat uit een reeks van 32 vertakte, 3D-geprinte zuilen. Elke kolom is op twee manieren versierd: met een horizontaal materiaalornament afkomstig van het betondrukproces, en met een bovenliggende spiraalvormige textuur die de hoogte van het gebouw benadrukt. De lichtgekleurde materialen en opvallende structuren versterken het architectonische spel van licht en schaduw.

Abstracte ruimten

Bezoekers bestijgen een wenteltrap door een reeks zuilengangen en bereiken de uitvoeringsruimte op de bovenste verdieping. Deze zaal op de bovenste verdieping van de Witte Toren heeft een podium met 45 zitplaatsen en is ontworpen voor theater en concerten. De ruimten zelf zijn abstract gehouden. Er zijn geen specifieke meubels, bedden of stoelen, alleen sterke sferen. Het licht valt vanuit het trappenhuis in de binnenste kamers. De openingen zijn zo ontworpen dat ze bij de texturen passen. De verschillende structuren maken sterke ruimtelijke ervaringen mogelijk en worden bijeengehouden door de eenheid van het materiaal. Over het geheel genomen zal het gebouw, dat volledig wordt gemaakt van wit beton, er delicaat en licht uitzien. In de winter kan de toren met een verwijderbaar membraan tegen wind en sneeuw worden beschermd. In de schemering lijkt de Witte Toren met zijn eigenzinnige openingen op een lantaarn en wordt hij een baken langs de oude Julierpass-route.

Digital Building Technologies - Tor Alva dient als een inloopinstallatie, een intieme concertruimte en een plek voor culturele bemiddeling

Printproces

Voor het 3D printen gebruikt ETH Zurich een robot om dunne lagen zacht beton door een spuitmond aan te brengen. Het materiaal is zacht genoeg om te hechten en homogene componenten te vormen, maar hardt snel genoeg uit om de opeenvolgende lagen te ondersteunen. In de Witte Toren wordt het geprinte beton voor het eerst volledig structureel gebruikt en wordt de benodigde stalen wapening in het gerobotiseerde fabricageproces aangebracht. Dit wordt gezien als een ‘belangrijke mijlpaal’ in de ontwikkeling van 3D-printbeton. ETH Zürich merkt op dat er ook digitale technologieën zijn gebruikt in het ontwerpproces, met behulp van aangepaste software waarmee de geometrie nauwkeurig kan worden gedefinieerd en waarmee de benodigde gegevens rechtstreeks naar de printrobots kunnen worden gestuurd.

Hansmeyer/Dillenberger - Een robot brengt dunne lagen zacht beton door een spuitmond aan

Efficiënt gebruik van materiaal

Door gebruik te maken van gerobotiseerde betonextrusieprocessen kan beton alleen daar worden aangebracht waar het nodig is, waardoor er minder materiaal wordt verbruikt, vergelijkbaar met de geoptimaliseerde structuren die we uit de natuur kennen. Het resultaat van deze overwegingen zijn de dunwandige holle kolommen van de toren, die de CO2-uitstoot verminderen door materiaal te besparen.

Aangezien het witte beton tijdens het 3D printen niet gegoten, maar door een robot in geëxtrudeerde stroken wordt aangebracht, is er geen bekisting nodig en dat voorkomt dan weer bouwafval. De eliminatie van bekisting biedt nieuwe ontwerpvrijheid in termen van expressieve vormen, oppervlaktedetails en holtes, en maakt de kostenefficiënte productie van op maat gemaakte onderdelen mogelijk.

R. Masallam - Er is geen bekisting nodig en dat voorkomt dan weer bouwafval

Modulaire aanpak

De toren is ontworpen met het oog op circulaire economie en hergebruik, zodat hij elders kan worden herbouwd. De ontmanteling van Tor Alva werd al mee opgenomen in de planningsfase. Het modulaire ontwerp maakt eenvoudige montage en demontage van de afzonderlijke onderdelen mogelijk. De elementen worden droog met elkaar verbonden, d.w.z. zonder lijm, met behulp van afneembare schroeven. De voorspanning in de elementen is een andere strategie om het betonmateriaal efficiënt te gebruiken.

E. Skevaki - Het modulaire ontwerp maakt eenvoudige montage en demontage mogelijk

Digitaal ontwerp

Alle projectgegevens worden digitaal opgeslagen, wat de coördinatie, simulatie, evaluatie en realisatie van de toren mogelijk maakt zonder dat er conventionele bouwtekeningen nodig zijn. Augmented reality, virtual reality en augmented reality worden uitgebreid gebruikt bij zowel het ontwerp als de realisatie. De hele structuur van de toren wordt geprogrammeerd en ontworpen met behulp van op maat gemaakte software, waarmee de geometrie nauwkeurig kan worden gedefinieerd en de vereiste gegevens rechtstreeks naar de printrobots kunnen worden gestuurd. Het is precies deze technologie die de efficiënte productie van op maat gemaakte elementen mogelijk maakt.

Verwacht wordt dat de toren in juni 2024 klaar zal zijn, een eventuele demontage staat gepland voor 2029.