Ifølge prosjektdirektør Nina Solvang i Future Materials, står byggenæringen for en vesentlig andel av Norges miljøavtrykk.

– På verdensbasis står byggenæringen for 40 prosent av alle utslipp av CO₂, 40 prosent av all energiforbruk og 40 prosent av produksjon av avfall, sier hun.

Designfrihet kan redusere betongbehov

En måte å redusere klimagassutslippene på, er å bruke mindre betong. Solvang tror at 3D-print kan mer enn halvere CO₂-utslippene fra betong. Dersom man i tillegg benytter resirkulert betong, kan CO₂-utslippene reduseres med opptil 95 prosent.

– Dessverre er terskelen for å investere i slikt utstyr høy i norsk anleggsbransje både fordi det er høye investeringskostnader, og fordi det krever mye ny kompetanse, sier hun.

Reduksjon av klimagasser skal oppnås ved å utnytte 3D-teknologiens designfrihet.

– Sammenlignet med støpeprosesser, som ikke har slik frihet i design, kan konstruksjoner redusere betongforbruket sitt signifikant, sier Karianne Ormseth, prosjektansvarlig fra Mechatronics Innovation Lab (MIL).

Prosjektet for 3D-print med betong foregår i regi av prosjekteier Future Materials katapultsenter i samarbeid med deres partner MIL og Universitetet i Agder, samt kommersielle aktører som Contiga og Veidekke. Senter for Industriell Vekst (SIVA) finansierer 50 prosent av prosjektet gjennom ordningen Norsk Katapult. Øvrige kostnader dekkes av de kommersielle aktørene. Målet er å bevise at teknologien er moden nok til at den kan brukes i norsk anleggsbransje.

Hvor passer 3D-print best

Future Materials er et nasjonalt utviklings- og testsenter for materialer basert i Grimstad og er et av fem katapultsentre i Norge. Norsk katapultsenter er en ordning med nasjonale sentre der eksisterende utstyr og kompetanse i norsk industri innen ulike fagområder, gjøres tilgjengelig for bedrifter som trenger test og pilotering på vei fra labskalatesting, til verifisering og kommersialisering av et produkt uten å måtte kjøpe testutstyret inn selv.

Forhistorien til dette samarbeidsprosjektet, er at miljøet for 3D-print hos MIL mente dette var et mulig viktig bidrag for å redusere Norges CO₂-utslipp.

Det skal ikke utvikles nye kommersielle produkt. Det er mulighetene og utfordringene som 3D-teknologien byr på, prosjektet skal saumfare.

– Dersom det er stort potensiale for industriell 3D-print av betong i norsk byggenæring, håper vi at det vil dukke opp nye forretningsmodeller og muligheter, sier Ormseth.

3D-print av betong må tilfredsstille byggenæringens krav til regelverk og effektivitet. Derfor skal prosjektet evaluere og teste de mekaniske egenskapene til betong og betongkonstruksjoner opp mot krav og sertifiseringer. Man skal vurdere om 3D-print av betong fungerer bra til on-site og off-site produksjon av komponenter. Samtidig skal effektiviteten vurderes opp mot de etablerte prosessene og teknologiene som brukes i dag.

Innføring av ny teknologi åpner opp for ny bruk. Det betyr også nye teknologiske og forretningsmessige utfordringer. Hva slags bruk 3D-print er mest hensiktsmessig til, og hva tradisjonell teknologi passer best til, skal avklares. Kanskje må dagens regelverk endres basert på prosjektets resultat.

– Universitetet i Agder og Betongklyngen vil være viktige medspillere for å få til eventuelle endringer i regelverket basert på resultatene i prosjektet, sier Solvang.

Skrive ut betongfundament i 3D

Det er MIL, som er en teknologilab med testutstyr og kompetanse innen mekatronikk og tilhørende fagdisipliner, som har kjøpt inn 3D-printeren. Deres teknologieksperter innen industriell 3D-print og robotikk, skal delta aktivt gjennom hele prosjektperioden. En viktig del av prosjektet blir å forstå hvor mye 3D-print med betong kan redusere byggebransjens miljøbelastning. Ormseth tror 3D-print kan redusere miljøbelastningen blant annet ved redusert bruk av forskaling, mindre behov for transport og mindre materialbruk.

– Hvor denne teknologien kommer til nytte, og hvor det er mindre aktuelt, er noe vi skal jobbe med og forstå og teste ut. I dag tror vi 3D-print vil være nyttig til å skrive ut for eksempel fundamenter, men vi tror den kan være nyttig på flere områder. Der tradisjonell støp fungerer bra i dag, der den ikke gir utfordringer, men gir ønskelige resultat, vil nok 3D-print ikke være en god løsning, sier Ormseth.

Ormseth regner med at 3D-print blir dyrere enn konvensjonell støp i starten.

– Derfor er det nødvendig å finne de applikasjonene hvor 3D-print løser et problem, sier hun.

Trenger caser å teste ut

Prosjektet skal gå gjennom 2023 og 2024. Kick off var i januar, men selve 3D-printeren kommer ikke i hus hos MIL før til sommeren 2023. Frem til da skal prosjektet jobbe med skriverens programvare for design og modellering. Ifølge Ormseth er de avhengige av at industrien kommer med forslag til caser de vil ha testet ut.

Erfaringene fra prosjektet skal deles med andre i form av webinar, artikler og presentasjoner.

Siden UiA er samarbeidspartner, og både Future Materials og MIL holder til nær universitetets lokaler i Grimstad, kobles studenter på for å se på 3D-teknologiens muligheter og utfordringer med nye, friske øyne.

Etter at prosjektet er ferdig, forblir 3D-printeren i Grimstad. Der vil den være tilgjengelig for norsk industri som ønsker å teste og pilotere caser for 3D-print med betong.

– Kommersiell 3D-print overlater vi til industrien, sier Solvang.