Met slechts een druk op de knop, ETH-onderzoekers breien een textiel dat dient als het primaire vormelement voor gebogen betonnen schalen. Nu hebben ze de nieuwe technologie gebruikt om een ​​betonnen constructie van vijf ton te maken voor een tentoonstelling in Mexico-Stad.

Het hart van de vier meter hoge gebogen betonnen schaal is gebreid. De bekisting van de structuur is een textiel dat wordt ondersteund door een stalen kabelnet. Het prototype KnitCandela markeert de eerste toepassing waarin deze technologie op architecturale schaal wordt gebruikt. De structuur is een eerbetoon aan de Spaans-Mexicaanse architect Felix Candela (1910-1997) en een samenwerking met Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHCODE), en Architectuur geëxtrapoleerd (R-Ex).

Een bekisting van 55 kilogram voor 5 ton beton

De technologie is ontwikkeld aan de ETH Zürich. Volgens een digitaal gegenereerd patroon, een industriële breimachine produceerde de bekisting van de bekisting voor de schaalstructuur:in 36 uur, het breide een volledig gevormde, dubbellaags 3D-textiel bestaande uit vier lange stroken. De onderste laag vormt het zichtbare plafond – een ontworpen oppervlak met een kleurrijk patroon. De bovenste laag bevat hulzen voor de kabels van het bekistingssysteem en zakken voor eenvoudige ballonnen, die, nadat de hele constructie is gecoat in beton, worden holle ruimtes die helpen besparen op materiaal en gewicht. Het vervaardigen van een bekisting voor een dergelijke geometrisch complexe constructie met behulp van conventionele methoden zou aanzienlijk meer kosten in zowel tijd als materiaal.

Op de binnenplaats van het museum, de gebreide bekisting werd tussen een tijdelijk begrenzingsframe gespannen en besproeid met een speciaal samengesteld cementmengsel. Deze eerste laag was slechts enkele millimeters dik, maar voldoende om een ​​stijve mal te creëren; zodra het hard werd, conventioneel vezelversterkt beton werd toegepast.

De gebreide stof werd in twee koffers naar Mexico-Stad gebracht - als normale ruimbagage. Het breisel weegt slechts 25 kilogram en het kabelnet rond de 30. Strak tussen het grenskader, ze ondersteunden meer dan 5 ton betonnen bochten.

Breien is het nieuwe 3D-printen

De technologie achter KnitCandela is ontwikkeld door Mariana Popescu en Lex Reiter als onderdeel van het Zwitserse National Center of Competence in Research (NCCR) in Digital Fabrication onderzoeksproject. Mariana Popescu is een doctoraatsstudent bij Philippe Block, Hoogleraar Architectuur en Structuur aan de ETH Zürich, terwijl promovendus Lex Reiter studeert bij Robert Flatt, Hoogleraar Fysische Chemie van Bouwmaterialen.

Popescu's onderzoek toont aan dat het gebruik van gebreid textiel in architecturale toepassingen materiaal, arbeid en afval, en vereenvoudigt het bouwproces voor complexe vormen. Matthias Ripmann, projectmanager voor KnitCandela en senior onderzoeker bij de Block Research Group, zegt:"Van het eerste werk tot de voltooiing duurde het slechts vijf weken - veel minder tijd dan wanneer we conventionele technologie zouden gebruiken."

KnitCandela vertegenwoordigt ook een evolutie van het flexibele vormsysteem dat is ontwikkeld voor het HiLo-dak:een dubbel gebogen, dunne-schaal betonconstructie die de Block Research Group in 2017 heeft ontwikkeld voor Empa's onderzoeks- en innovatiegebouw NEST. Voor KnitCandela, de ETH-onderzoekers produceerden de gebreide schaal in één keer, terwijl de schaal van HiLo was gemaakt van een netwerk van staalkabels en een genaaid textiel.

Popescu zegt:"Breien biedt een belangrijk voordeel dat we niet langer 3D-vormen hoeven te creëren door verschillende onderdelen samen te voegen. Met het juiste breipatroon, we kunnen een flexibele bekisting maken voor alle soorten schaalconstructies, zakken en kanalen door gewoon op een knop te drukken." Voor de bouwsector, 3D-printen is een belangrijk onderwerp. Philippe Blok zegt dat, tot op zekere hoogte, de baanbrekende methode van zijn groep is een nieuwe vorm van 3D-printen, "alleen is er geen compleet nieuw soort machine nodig. Een conventionele breimachine voldoet prima."