In Nederland is er een zeer grote vraag naar vervanging en vernieuwing van ongeveer 40.000 bruggen en viaducten die zijn aangelegd in de periode 1965-1975. De druk om dit met minimale maatschappelijke en ecologische impact te doen wordt steeds groter. Zo wil Rijkswaterstaat in 2030 volledig klimaatneutraal en circulair werken.
De grote vervangingsopgave in combinatie met de huidige grondstoftekorten vergen een nieuwe manier van ontwerpen en produceren waarbij modulariteit, gebruik van hernieuwbare materialen en industrialisatie de oplossing moeten bieden. BouwLab R&Do is samen met partners een initiatief gestart voor de ontwikkeling van een modulair en circulair bruggensysteem dat voldoet aan deze vereisten. Het initiatief is ontstaan vanuit een verkenning in opdracht van de Provincie Noord Holland voor een locatiespecifieke brug waarbij digitale productietechnieken de hoofdrol vervulden. De verkenning heeft geresulteerd in een modulair en circulair systeem voor een familie van bruggen. Vanuit de markt (niet alleen de initiële opdrachtgever, maar ook gemeenten en aannemers) is zeer positief gereageerd op het bruggenconcept.
Gezien het belang van circulariteit en modulariteit, druk om de ecologische footprint te verminderen en de positieve feedback heeft het consortium besloten het idee verder te ontwikkelen tot een realiseerbaar product. Inmiddels is een globaal ontwerp gereed en vertaald naar een schaalmodel. Nu kan worden gestart met de verfijning naar definitief ontwerp en bouw van de eerste prototypes. De aanvraag TSE is hierbij nodig om verdere ontwikkeling van het systeem te versnellen en uiteindelijk te komen tot een markt gereed product
Doel project
Refuse, reduce & re-use
Bovenstaande circulaire strategieën staan centraal in het concept. Door gebruik te maken van parametrisch ontwerp gekoppeld aan slimme productie wordt elk brugcomponent geoptimaliseerd naar zo min mogelijk materiaalverbruik. Modulariteit zorgt ervoor dat componenten eenvoudig kunnen worden onderhouden, vervangen en hergebruikt. In het ontwerp zijn alleen grondstoffen toegepast die intrinsiek hernieuwbaar zijn en/of als grondstof hernieuwd in het productieproces kunnen worden ingezet. De impact van ontwerpparameters wordt transparant voor alle stakeholders in de keten waardoor keuzes sneller kunnen worden genomen en verantwoord. Dit betekent dat het bruggen-concept op een unieke wijze IFD (industrieel, flexibel en demontabel design) mogelijk maakt.
Het modulaire en circulaire brugsysteem gaat echter verder dan alleen het reduceren van de ecologische impact. Voor een succesvolle introductie in de markt is ook een andere vorm van samenwerking en waardecreatie nodig. Binnen het project wordt gezocht naar een nieuw business model waarmee de markt kan worden benaderd.
Activiteiten
Binnen de scope van dit project worden de volgende activiteiten uitgevoerd:
1. Verder detaillering van het concept naar een voorlopig ontwerp en technische uitwerking van de componenten
2. Ontwikkeling van een configurator (MVP) voor configuratie van een fietsbrug met bijbehorend parametrisch model voor berekening van diverse varianten
3. Realiseren van prototypes schaal 1:1 van componenten en constructieve validatie hiervan
4. Realiseren van een digital twin (MVP) voor vastlegging van het materiaalpaspoort van de componenten en productiegegevens
5. Onderzoek naar systeemverandering en vertaling naar nieuwe business model voor een circulair en modulair brugssysteem
De uitwerking naar technisch detail in werkpakket 1 wordt in een aantal ontwerpiteraties uitgevoerd. Alle partijen hebben hierin een leidende of meer adviserende rol. Ook voor de andere werkpakketten geldt dat meerdere partners betrokken zijn. Hiermee wordt de afstemming tussen de diverse werkpakketten gewaarborgd.
Resultaat
Deze fase in het project werken we toe naar een prototype van een voetgangers/fietsbrug, bestaande uit een aantal herbruikbare componenten. Deze fase moet uitwijzen welke combinatie van duurzame materialen met ontwerp en maakbaarheid in een minimale ecologische footprint en maximale % circulariteit resulteert.Tegelijkertijd creeert het parametrisch ontwerp en gebruik van innovatieve digitale fabricagetechnieken de mogelijkheid te varieren in design zonder extra kosten. Omdat het hierbij gaat om een nieuwe manier van ontwerpen, produceren en gebruiken van bruggen levert het project ook een vertaling op naar een nieuw business model voor de partners.
Concreet levert het project de volgende deliverables:
– Gevalideerd voorlopig ontwerp van het brugsysteem en technisch ontwerp componenten
– 1 of meerdere prototypen per component (aantal naar gelang noodzakelijk is voor systeemtest)
– MVP configurator en digital twin voor de configuratie van de brug en vastlegging van de componentgegevens (paspoort)
– Business model per rol in de keten en uitwerking naar een nieuw samenwerkingsverband voor de volgende fase
Hiermee wordt een basis gelegd voor de volgende fase: het realiseren van een eerste brug op locatie.
Projectpartners: 3D Makers Zone B.V., Bouwlab R&Do, Bureau Arjan Karssen, Thijs Asselbergs Architetuurcentrale, White Lioness, Axionomic en A+V ontvangen met dit project subsidie vanuit de regeling TSE Industrie 2021: Circulaire Economie van de KIA CE en RVO.