René van Zuuk was van 2005 tot 2010 hoogleraar Architectural Engineering aan de Technische Universiteit Eindhoven. Bij zijn afscheid organiseerde hij een tentoonstelling waarin hij met zijn studenten de mogelijkheden toonde van 3D-printen voor het architectonisch ontwerp. Gebouwen bestaan nu voornamelijk uit orthogonale elementen: blokken, platen en staven. Met 3D-print zal elk materiaal in iedere vorm kunnen worden geproduceerd en zullen vrije vormen technisch mogelijk en betaalbaar worden. De vormvrijheid zal leiden tot sterkere constructies en minder materiaalgebruik, en daardoor tot goedkopere gebouwen. Conclusie: 3d-print zal een grote vlucht nemen en veel invloed krijgen op de verschijningsvorm van gebouwen.
Maar de techniek ontwikkelt zich langzaam; er kan nu wel in beton worden geprint, maar dan moet nog isolatie en een afwerkingslaag worden toegevoegd. Het zal nog jaren duren voordat het mogelijk zal zijn om prefab bouwelementen, bestaande uit een combinatie van verschillende materialen, in voldoende hoeveelheden, met voldoende snelheid en tegen acceptabele kosten te produceren.
Van Zuuk ging met zijn bureau op zoek naar een combinatie van materiaal en techniek die nu beschikbaar en bruikbaar is. Het computergestuurd 3D-snijden van styrofoam met een gloeidraad kwam als meest kansrijke optie uit de bus, omdat styrofoam een van de goedkoopste bouwmaterialen is (het kost zo’n 75 euro per kubieke meter) en snijden veel sneller gaat dan printen in 3d – tot enkele meters per minuut. Het materiaal is onvergankelijk en recyclebaar. De vorm die het schuim krijgt, wordt beperkt door het feit dat de gloeidraad altijd recht is. Maar doordat beide einden van de draad onafhankelijk van elkaar kunnen bewegen, is bijna elke vorm mogelijk. Frezen kan ook en maakt meer vormen mogelijk, maar kost ook veel meer tijd. De techniek is afkomstig uit de jachtbouw, maar wordt daar gebruikt voor het maken van mallen, niet voor een eindproduct. In Nederland staan schuimsnijmachines die blokken van 5 x 2,5 x 1 meter in een keer kunnen snijden.
Van Zuuk bouwde in zijn kantoor een eigen snijmachine voor modellen om te kunnen experimenteren met materiaal en vorm. De eerste uitkomst van die experimenten was dat een al te vrije, sculpturale vorm leidt tot heel veel afval: zo’n tachtig procent van het materiaal verdwijnt in de container. Om te komen tot afvalarm snijden – en daarmee tot een bruikbare techniek – moest de vorm weloverwogen worden gekozen. Van Zuuk kwam uiteindelijk tot een systeem van stapelbare ringen: uit een blok wordt een ring gesneden, met daaruit weer een ring, enzovoort. Gestapeld vormen al de ringen samen een gebouw. De binnenkant van de ene ring is de buitenkant van de andere, zodat de snijlengte wordt beperkt. Zo kan sneller worden gewerkt en wordt nauwelijks afval geproduceerd.
Het schuim wordt aan de binnenkant en de buitenkant afgewerkt met een coating van AcrylicOne, een watergedragen kunsthars die het materiaal voldoende stevigheid geeft om het constructief te kunnen gebruiken. Door de hechting van de coating aan het piepschuim ontstaat een soort sandwichpaneel, maar dan met een vrije vorm. Deze bieden niet alleen een goede thermische en akoestische isolatie, ze geven de constructie ook voldoende stevigheid.
Inmiddels heeft het architectenbureau een aantal projecten gemaakt waarin gesneden styrofoam is toegepast. Het eerste was een paviljoen bij de Fraeylemaborg in Slochteren, ontworpen in het kader van de prijsvraag ‘New Follies’. Het gebouwtje is gesneden uit één stuk schuim. Het dak is open; het deel dat daar uitgesneden is, staat in het gebouw en dient als sokkel voor het exposeren van beelden. De folly is gecoat met Polyurea en afgewerkt met een kopercoating van Verometal.
Een andere toepassing die Van Zuuk bedacht voor het bouwen in schuim, was de (tijdelijke) huisvesting van vluchtelingen. Rijksbouwmeester Floris Alkemade schreef samen met het COA een prijsvraag uit over dit onderwerp met als titel ‘A home away from home’. Van Zuuks inzending Re-Settle was een van de winnaars: het principe van gestapelde ringen van schuim werd uitgewerkt in vrijstaande en schakelbare wooneenheden, die in twee uur te produceren zijn uit één blok EPS-schuim. Door de nestbare ringen is het bouwpakket gemakkelijk te transporteren. Een tentdoek dat over de units wordt getrokken, maakt de woningen waterdicht en zorgt voor voldoende constructieve stabiliteit. De jury prees Van Zuuk om zijn innovatieve techniek en materiaalgebruik. De iglo-achtige volumes worden gezien als een potentiële oplossing voor noodopvang, vanwege de mogelijkheden voor een snelle opbouw en demontage en vanwege de zeer lage productiekosten.
De Dutch Design Week in Eindhoven besteedde aandacht aan de prijsvraag. Van Zuuk trok veel aandacht met een woonunit, die in twee dagen werd gesneden. De techniek van het bouwen in schuim zal zich de komende tijd moeten bewijzen, waarbij niet alleen de mogelijkheden voor tijdelijke of semipermanente gebouwen als shelters of follies moeten worden onderzocht. In een tijd waarin de behoefte aan expressieve architectuur slecht te combineren lijkt met dalende bouwbudgetten, zou deze ook wel eens interessant kunnen blijken voor permanente gebouwen.
