Volautomatische-bouwplaats-635

Robots op de bouwplaats

Een grachtenpand uit de 3D-printer? Dat is nog maar het begin. In China wordt nu al een compleet gebouw door robots gerealiseerd. Het zijn de eerste stappen in de richting van de volledig geautomatiseerde bouwplaats. Waar één druk op de knop voldoende is om een volledig gebouw of kunstwerk te creëren. Die bouwplaats komt er. Dat staat vast. We zijn er bij Heijmans van overtuigd. Wanneer en op welke manier, hebben we onderzocht.

En wat zien wij voor toekomst? De troffel en de hamer mogen worden opgeborgen. Uitvoerders worden operators. Multifunctionele uitklaprobots zorgen ervoor dat onderdelen in 3D worden geprint als nodig óf ze pakken prefab onderdelen op en monteren ze, zonder dat er een mensenhand aan te pas komt. Dergelijke robots hoeven er niet uit te zien als bouwvakkers van staal, maar zullen eerder lijken op een portaalkraan of een landingsvoertuig zoals de NASA dat op andere planeten zet.

Dit is geen luchtfietsen. In andere branches, zoals de auto-industrie, maar ook bij transport en overslag, zorgen robots nu al voor het volautomatisch orderpicken en distribueren van bestellingen. Voor een deel zijn de werkzaamheden op de bouw vergelijkbaar. Daarbij gaat het echter niet alleen om logistiek en lage kosten, maar ook om kwaliteit. Nu al gaat Heijmans in ontwerpen niet meer vanzelfsprekend voor de goedkoopste oplossing. We kiezen voor de beste oplossing, omdat die langer mee moet gaan.

Software en kennis zijn goud waard
Op de lange termijn zien we ook dat ICT steeds meer ‘leading’ wordt in het bouwproces; het onderscheidend vermogen zit hem vooral in de beschikbaarheid van informatie. Daarbij gaat het bijvoorbeeld om informatie die we zelf verzamelen, door middel van sensoren in onze constructies. Dat kan betekenen dat we uiteindelijk toegaan naar een ander verdienmodel. Denk aan opdrachtgevers die ons betalen voor informatie over hoe hun constructies ervoor staan en of er onderhoud noodzakelijk is of niet.

Kennisbeheersing wordt daarmee in de toekomst de core business van Heijmans, in plaats van realisatie, zoals nu. Door het toepassen van kennis in een geautomatiseerde bouwplaats, zijn we in staat om goedkoper, sneller en beter te bouwen, met nul faalkosten en meer toegevoegde waarde. Op de langere termijn gaan we zelfs meer en meer parametrisch ontwerpen, samen met de klant. Want zo ver zijn we nu nog niet. Als we bijvoorbeeld een brug ontwerpen, hangen daar al kosten en een planning en allerlei randvoorwaarden aan. Iedere kleine wijziging heeft op dit moment grote, prijzige gevolgen, omdat het betekent dat er een geheel nieuw ontwerp moet worden getekend en berekend. Dat kan automatisch, sneller en flexibeler. Zo kunnen de directe kosten al vroegtijdig in beeld zijn en de risico’s goed worden afgekaart in het contract. Een foutloos ontwerpproces wordt belangrijker dan ooit. Want op het moment dat je op de knop drukt en de robot aan de slag gaat, staat het resultaat vast. Tussentijdse wijzigingen of menselijk ingrijpen is niet of nauwelijks mogelijk. En daarmee kunnen we dus ook de factuur sturen op het moment dat het ontwerp is goedgekeurd.

We hebben al robots
De geautomatiseerde bouwplaats lijkt nog heel ver weg. Toch doen we vandaag de dag al heel veel dingen die daarop lijken. We hebben al robots. Neem een tunnelboormachine. Eigenlijk is dat al een grote ondergrondse fabriek. Of kijk naar de betonpaver. Je stopt er aan de voorkant zand, cement, grint en water in en aan de achterkant komt er een complete betonnen geleiderail uit. Dat heeft behoorlijk wat raakvlakken met 3D-printen.

Als je er realistisch over nadenkt, blijkt dat we al een heel eind op weg zijn met onze automatisering. Zo zorgen we ook nu al dat bulldozers met behulp van gps een talud op een bepaalde hoogte afstrijken. Nu zit er wel nog een machinist aan de knoppen. Straks kan het volledig automatisch. Dergelijke machines zijn al in ontwikkeling.

In 2025 zien we uiteindelijk volledig automatische robots, die kunnen bouwen, maar ook een bestaande constructie slopen en het teruggewonnen materiaal zelfs direct weer kunnen toepassen. Of we daarbij moeten denken aan androïde vormen, aan robotarmen die we van de lopende band in de autofabriek kennen, of aan machines die hun werk zonder mensen doen, is niet zeker. Je kunt ook denken aan wagentjes die komen aanrijden, uitklappen en aan de slag gaan.

We kijken daarvoor naar de ruimtevaarttechnologie. NASA is nu bijvoorbeeld bezig met het ontwikkelen van een mobiele 3D-printer die ook in staat is om elementen te monteren en zo van ruwe grondstoffen een ruimtebasis kan bouwen op de maan, of op een andere planeet. Hij kan daar zelfs de lokaal aanwezige grondstoffen voor gebruiken.

Next step: robotarm
Ik ben verder in overleg met een bouwer van robotarmen, die heel snel speciale vormen van bekistingen kan maken. Daarvoor wordt niet zozeer een printer gebruikt, maar een snijmachine. Dat werkt sneller én goedkoper dan de huidige methode, met een freesmachine. Ik beschouw het als een eerste stap op weg naar de volautomatische bouwplaats. Volgens de visie van Heijmans kunnen we over 20 jaar zelfs een eindproduct maken zonder bekisting of andere hulpconstructies. Dat is een gigantische stap, want hulpconstructies zijn bij een traditioneel gebouw momenteel verantwoordelijk voor circa 40% van de totale bouwkosten.

De technische haalbaarheid van de geautomatiseerde bouwplaats staat niet ter discussie. De economische haalbaarheid zal afhangen van de vraag of we custom made, industrieel, multifunctioneel, goedkoop én high tech zullen kunnen produceren. Waarbij er los van de automatisering steeds meer integraal wordt gewerkt. Die kant gaan we op, ik ben ervan overtuigd!

5 misverstanden over de bouwplaats van de toekomst

1. Robots verdringen de bouwvakker van de bouwplaats
Niet waar. Het vak verandert hoogstens. Dan gaat het vooral om het aansturen en toezicht houden op de robots. Software en robots moeten we omarmen. We moeten onszelf en onze persoonlijke en bedrijfsactiviteiten gaan herontdekken.

2. Bouwen met robots garandeert nul faalkosten
Idealiter zou dat het geval zijn, maar alles kan kapot, ook een robot en de gevolgen zijn onvoorspelbaar. Bovendien speelt beveiliging een extra belangrijke rol, want je moet er niet aan denken dat de besturing van onze robots wordt overgenomen door een hacker.

3. 3D printen is de toekomst voor de bouw
Niet geheel juist. 3D printen is een geautomatiseerde methode om een (willekeurige) constructie te maken. Ook andere methoden zullen nog steeds worden gebruikt in de toekomst, al is de trend dat er steeds meer wordt geautomatiseerd. Prefab zal bijvoorbeeld gewoon blijven bestaan, alleen wordt het prefab element nu door een robot gemonteerd.

4. Beton zal langzaam verdwijnen uit de bouw
Niet waar. Wel is een duidelijke trend zichtbaar dat materialen meerdere functies moeten krijgen. Zo is beton niet alleen een constructief materiaal, maar kan het tegelijk ook energie opwekken of zichzelf bijvoorbeeld herstellen als het scheuren gaat vertonen.

5. Robots verdringen de inzet van onderaannemers
Robots kunnen een deel van het werk van onderaannemers overnemen. Het is dus mogelijk dat we voor bepaalde werkzaamheden minder onderaannemers inzetten, maar aan de andere kant kan het ook dat onderaannemers zelf robots bezitten met gespecialiseerde functies, waar wij gebruik van maken.

Kennisontwikkeling | 3D printen

7 reacties

  1. Richard Pol -

    Beste Jurre,
    Wellicht weet je dit al, maar gezien de inhoud van je artikel lijkt het me dat je wel geinteresseerd bent in onderzoeken naar geautomatiseerde bouwsystemen. In het boekje “Bouwen in Japan” (ISBN 90-72047-71-0) staan ook enkele artikelen die expliciet over geautomatiseerde bouwsystemen gaat. Hierbij worden vaal grotere utiliteitsgebouwen gebouwd met behulp van ‘zelf hijsende fabrieken’.
    Dit boekje is al uitgegeven in 2000, dus het is al langer een actueel onderwerp.
    MVG
    Richard Pol

  2. Pim Hondeveld -

    Dag Jurre,

    Interessante en mooie ontwikkelingen!

    Zelf ben ik bezig met het (door)ontwikkelen van geprofileerde industriële blokken van geperst stro.(blok en machine).
    Moderne, maar vooral efficiënte strobouw.
    Prototype machine en voorbeeldgebouw zijn reeds gerealiseerd.
    Momenteel kunnen we onze prototype machine inzetten als productiemachine voor de eerste opdrachten
    Deze blokken kunnen worden verwerkt in verschillende elementen voor gevel vloer en dak.
    Onze doelstelling; op korte termijn, geautomatiseerde en gerobotiseerde verwerking.(droog stapelen) van de blokken.
    Geautomatiseerde en gerobotiseerde prefab bouw met natuurlijke (hernieuwbare) materialen/grondstoffen.

    Gedachtenwissel/gesprek?
    Kunnen we op korte termijn iets afspreken in mijn voorbeeldgebouw?

    Met vriendelijke groet,

    Pim Hondeveld, Straw Blocks Systems

  3. delprado B -

    Beste Jurre
    Leuk dat je je met robotiseren bezighoud
    Voor meer informatie over robotiseren in de bouw kan ik je naar mijn afstudeerverslag verwijzen

    http://www.sureh.org/Projecten.htm

    Ik hoop dat je wat kan gebruiken

    Vr gr
    Delprado B

  4. Frans van Gassel -

    Het verregaand mechaniseren en robotiseren van ambachtelijke bouwprocessen op de bouwplaats is niet zinvol. De denkprocessen van bijvoorbeeld een metselaar of tegelzetter zijn te complex. Beter is in samenhang een alternatief bouwproduct en bouwproces te ontwerpen, waarbij het monteren op bouwplaats van het type plug-and-play is. Verplaatsbare gebouwen zijn hier al jaren een goed voorbeeld van.

  5. Cor Westerbaan van der Meij -

    Beste Jurre,
    Een goed verhaal. Ook goed om te lezen dat de bouw ook naar de ervaringen uit andere branches kijk. Ik denk dan voornamelijk aan de high tech, waar zero-defect een vereiste is geworden. Ik zou zeggen: Laat je leiden door het het elimineren van vermijdbare fouten, overbodig gebruik van materiaal, standaardisatie van modules, gereedschappen en productiewijzen. Meer mogelijkheden tegen geringere kosten liggen dan in het verschiet.
    Veel succes gewenst,
    Cor Westerbaan van der Meij q

  6. Patrick de Boevere -

    Ik wil me helemaal aansluiten bij Cor.
    Vooral in de high-tech industrie in NL is er veel praktische kennis om slimme en nauwkeurige machines te bouwen. Helaas blijven veel branches hangen in de mono-discipline zoals werktuigbouw om verbeteringen door te voeren en gaan de verbeteringen te traag in onze more than Moore tijd. Een multi-disciplinair product, je mag dit een robot noemen, in combinatie met visionaire beslissers die de ballen hebben daar in te investeren en dus voorop te lopen kan voor een enorme doorbraak zorgen. En die industrie staat gewoon klaar om aan de slag gaan.

plaats een reactie