Agglomeraatsteen (AS) is een composietmateriaal op basis van cement en/of hars, granulaten en/of minerale vulstoffen dat wordt gebruikt als afwerkingsmateriaal voor vloeren en gevels in gebouwen en voor het maken van sculpturale elementen. Dit materiaal werd ontwikkeld tussen 1880 en 1950, een periode waarin we in België meer dan 407 patenten op ‘agglomeraatsteen’ terugvinden. Er is momenteel om verschillende redenen een hernieuwde belangstelling voor dit product, vooral omdat dit materiaal met zijn gunstige milieu-impact de circulaire economie en het rationele gebruik van materialen (hergebruik van steengroeveafval) bevordert. Door het actuele verrassend hoge verbruik van hulpbronnen in de bouwsector gaan bedrijven op zoek naar moderne digitale en innovatieve fabricagetechnologieën, onder meer bij het ontwerpen en restaureren van objecten. Digitale fabricage bestaat in het toepassen van digitale modellering en technologieën bij de productie van gepersonaliseerde materiële objecten. Dit proces hanteert een nieuwe benadering van materialen in AS voor restauratiedoeleinden. Objecten in dit materiaal kunnen direct worden gecreëerd door additieve fabricage of indirect door het creëren van mallen waarin het materiaal wordt gegoten. Deze mallen kunnen ook worden gemaakt door additieve fabricage of door subtractieve fabricage.
Additieve fabricage in de bouwsector behelst de ontwikkeling van twee soorten technologieën: poedergebaseerde technieken en extrusietechnieken. Bij poedergebaseerde technieken (ook wel Binder Jetting genoemd) wordt met behulp van een printkop een bindmiddel selectief aangebracht op een bed van keramisch poeder (met een dikte van ongeveer 5 tot 10 mm). Zo worden de poederdeeltjes, laag per laag, aan elkaar gehecht. In de afgelopen jaren werden door poederdruk sculpturale elementen geproduceerd met ingewikkelde vormen, een hoge resolutie en een hoge mate van geometrische vrijheid binnen een redelijk tijdsbestek. Dit proces wordt momenteel nog verder geoptimaliseerd (en met name het type materialen dat met deze technologie kan worden gebruikt).
We spreken van additieve fabricage van materialen in AS door extrusie wanneer het ‘printbare’ materiaal (met een andere samenstelling en reologie dan het traditionele materiaal) wordt geëxtrudeerd door spuitmonden van verschillende afmetingen om een gelaagde structuur te vormen. De meeste studies voor de vervaardiging van objecten door extrusie doorlopen dezelfde fasen: een eerste fase bestaande uit het modelleren, door middel van 3D-software, van het object dat vervolgens in lagen wordt gesneden dankzij specifieke software. In de tweede fase wordt het object dan laagsgewijs samengesteld door middel van een extrusiesysteem. Het belangrijkste verschil tussen de verschillende printtechnologieën schuilt in 3 kernaspecten: het ontwerp van het printapparaat, de samenstelling van het te printen materiaal en de technologische toepassing van het te printen materiaal. Bij restauratie hebben we vaak te maken met bijzonder verfijnde sculpturale elementen, wat leidt tot kleine mondstukafmetingen en specifieke reologische eigenschappen van de materialen in AS. Zo is het vaak gemakkelijker om mallen te maken op basis van een 3D-model van het object waarin dan de objecten in agglomeraatsteen worden gegoten.
De subtractieve fabricage van mallen bestaat ook uit twee fasen: de 3D-modellering van het object en de vervaardiging van het negatief met behulp van verschillende softwareapplicaties en de bewerking van de mallen door geautomatiseerd frezen op basis van het 3D-model. De extractie kan plaatsvinden in verschillende soorten materialen zoals bewerkbare was of hout. Het materiaal in AS wordt vervolgens in de mallen gegoten. De samenstelling is dus identiek aan die van het traditionele materiaal.
De vervaardiging van objecten in agglomeraatsteen voor restauratiedoeleinden met behulp van digitale productietechnologieën is een gebied in volle ontwikkeling met veel potentieel, maar ook met veel uitdagingen voor de komende jaren. Daarom verricht het Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor de Bouw (WTCB) momenteel verschillende onderzoeksprojecten in dit domein.
Geïnteresseerde bedrijven kunnen voor meer informatie een beroep doen op het WTCB via de gratis ‘C-Tech’-ondersteuningsservice: C-Tech (wtcb.be)
Auteurs: Julie Desarnaud en Michael De Bouw, WTCB
Lees ook: Voor ecologisch verantwoorde bouwers; Behoefteprogrammering en circulariteit; Sociale economie brengt partners samen rond duurzaamheid; Bio-ecologische isolatie: een toekomstmarkt voor renovatiebedrijven
