Modulair en circulair brugsysteem
PROJECTSOORT: Haalbaarheidsonderzoek en prototyping
PROJECTPARTNERS: Axionomic, packhunt, Bureau arjan karssen,AplusV, architectuurcentrale, I-saac, 3D Makers Zone
Binnen een aantal jaar moet een groot aantal bruggen in Nederland vervangen worden. Met de huidige grondstoffentekorten en oog op klimaatdoelstellingen is dit een grote uitdaging. Hoe kunnen we bruggen en viaducten produceren met minimale maatschappelijke en ecologische impact? Bouwlab R&Do ziet de oplossing in een modulair en circulair brugsysteem.
Aanleiding
In Nederland moeten de komende jaren 40.000 bruggen en viaducten vervangen of vernieuwd worden. Hier ligt een grote uitdaging: Rijkswaterstaat wil en moet in 2030 volledig klimaatneutraal en circulair werken.
De vervangingsopgave vraagt om een nieuwe manier van ontwerpen en bouwen. Hernieuwbare materialen, een langere levensduur en herbruikbare componenten dragen bij aan de oplossing voor het klimaatprobleem.
Hoe kunnen we bruggen en viaducten produceren met minimale maatschappelijke en ecologische impact?
BouwLab R&Do is samen met partners op zoek gegaan naar een nieuw systeem voor bruggen en andere overspanningen. De voorwaarden:
- Circulair om de impact op klimaat te verminderen.
- Modulair en geïndustrialiseerd te produceren om het bouwproces te vereenvoudigen en te verbeteren.
- Op basis van een digitaal ontwerp voor een flexibel systeem.
Concept
De oplossing zit volgens ons in modulariteit en circulariteit. Op basis daarvan zijn we samen met een aantal partners een onderzoek gestart naar de productie van een modulair en circulair ‘brugbouwpakket’. Dit onderzoek resulteert uiteindelijk in een prototype dat in de praktijk gebruikt kan worden.
Modulair: Het modulaire brugsysteem is te vergelijken met lego. Het systeem bestaat uit een beperkt aantal bouwstenen die gecombineerd kunnen worden tot een scala aan ontwerpen. Dat zorgt ervoor dat voor vrijwel elke situatie een geschikte brug of overspanning is te ontwerpen. Bovendien geeft dit de architect voldoende artistieke vrijheid.
De bouwstenen van het systeem zijn eenvoudig te onderhouden, vervangen of te hergebruiken. Is een onderdeel verouderd of kapot? Dan vervang je het onderdeel dat niet meer functioneert. Is de brug overbodig? Dan kunnen alle bouwstenen worden gedemonteerd en eventueel in een andere omgeving worden hergebruikt.
Een modulair ontwerp betekent ook dat de onderdelen eenvoudiger te vervoeren en te assembleren zijn. Als een Ikea-bouwpakket worden de delen verzameld (kit-of-parts) en vervoerd naar de bouwlocatie. De onderdelen zijn eenvoudig en met simpele tools in elkaar te zetten.
Circulair: Bij het ontwerp van het brugsysteem vormt de R-ladder van de RVO (refuse reduce, re-use) de basis. Elke bouwsteen wordt geproduceerd met zo min mogelijk materiaal en grondstoffen. Dit is mogelijk door gebruik te maken van innovatieve technologieën als parametrisch ontwerp en topologie-optimalisatie, in combinatie met slimme geautomatiseerde productie. We gebruiken alleen grondstoffen die intrinsiek hernieuwbaar zijn en/of hergebruikt kunnen worden in het productieproces. Doordat van elke bouwsteen de BCI bekend is, is al snel duidelijk wat de milieu-impact van het hele systeem is.
Digitaal: De brug wordt volledig digitaal ontworpen. De ontwerper of afnemer van het systeem wordt hierbij geholpen door een configurator. Via een speciaal ontworpen website wordt de benodigde overspanning samengesteld. Met parameters voor bijvoorbeeld lengte, breedte en afwerking is in korte tijd een passende brug te ontwerpen. Doordat de configurator slimme technologie toepast, wordt voor elk ontwerp gelijk de constructie getoetst, de impact berekend en is de prijs bekend. De ontwerpbestanden kunnen linea recta naar de producent die de onderdelen op maat geautomatiseerd produceert.
Digitalisering van dit systeem is niet alleen doorgevoerd in het ontwerpproces. De informatie over het ontwerp en productie zijn vastgelegd in een digitaal brugpaspoort. Het systeem is uitgerust met sensoren, waardoor gedurende de levensduur informatie wordt verzameld over de actuele status van de bouwstenen. De eigenaar ziet gelijk wanneer actie voor bijvoorbeeld onderhoud noodzakelijk is.
CONfigurator
Hieronder vind je een prototype van de configurator. Je kunt er doorheen klikken via de pijltjes aan de onderkant. Sommige functies zijn al klikbaar. Probeer het vooral eens uit!
Projectaanpak & Resultaten
In dit project is een haalbaarheidsonderzoek gekoppeld aan het ontwikkelen van een prototype.
Projectpartners hebben dankzij financiële ondersteuning van KIA-CE samengewerkt aan een nieuw concept. In meerdere innovatiesprints is gewerkt aan een nieuw ontwerp en de digitale omgeving.
Opbrengsten:
- Een digitaal systeemontwerp en de technische uitwerking van de componenten, inclusief de constructieve toetsing.
- Bij BouwLab R&Do in Haarlem zijn 2 segmenten van het systeem 1:1 gebouwd. Dit prototype wordt verder gebruikt voor testdoeleinden van de onderdelen en de digital twin.
- We hebben een MVP (minimal viable product) van de configurator en de digital twin gerealiseerd.
- Concept website voor nieuwe systeem. Op de website van redants.nl staat een impressie van de configurator en de digital twin.
Vervolg
Wat doen we als het prototype is opgeleverd? Het doel is natuurlijk om het prototype in de praktijk te testen door middel van een pilot. Daarna kunnen we het ontwerp optimaliseren en het modulaire en circulaire brugsysteem toepassen in de praktijk. Voor deze pilot zoeken we nog samenwerkingspartners. Wil je hier meer over weten? Neem dan contact op met Annette (zie contactgegevens hieronder).
Meer weten?
Wil je meer weten over modulair bouwen? Heb je hulp of advies nodig bij een circulair bouwproject? Neem contact op met Annette Beerepoot via annette@bouwlab.com.
