INLEIDING: De Hogeschool Utrecht heeft op basis van praktijkgericht onderzoek een innovatief modulair bouwconcept (#SELFIECIENT) ontwikkeld. Met diverse gestandaardiseerde modulaire bouwdelen van #SELFIECIENT kan eenvoudig een bouwgevel worden samengesteld, en daarmee een gehele woning. Met behulp van deze SIA RAAK TAKE OFF subsidie wordt dit concept nu door enkele ondernemende studenten omgezet naar een marktwaardig product. HET PROBLEEM: #SELFIECIENT tackelt drie belangrijke uitdagingen in de huidige bouwsector / gebouwde omgeving op een nieuwe en innovatieve wijze, te weten 1) de ontwikkeling van circulaire en klimaat neutrale woningen, 2) de ontwikkeling van betaalbare woningen en 3) de ontwikkeling van flexibele / adaptieve woningen. DE OPLOSSING: De oplossing voor bovengenoemde uitdagingen ligt in het industrieel vervaardigen van modulaire bouwdelen op basis van circulaire materialen, die de realisatie van een comfortabele, betaalbare, klimaat neutrale en adaptieve woning garanderen = #SELFIECIENT. DE INNOVATIE: De modulaire bouwdelen van #SELFIECIENT hebben de volgende innovatieve eigenschappen. 1) Revolutionair is het ontwikkelen van geïntegreerde multifunctionele bouwdelen die in diverse marktsegmenten toegepast kunnen worden; 2) Schaalbaarheid door middel van (open source) standaardisatie en de mogelijkheid van hergebruik. 3) Industrialisatie van het productieproces van de modulaire bouwgevels waardoor goedkoop en milieuvriendelijke kan worden geproduceerd; 4) Vanuit externe industrieën zoals o.a. de ICT en duurzame energie sector ontstaan nieuwe producten die kunnen worden geïntegreerd in woning en die leiden tot nieuwe businesscases en exploitatie modellen. Voorbeelden zijn gedistribueerde IT-servers en lokale accu opslag systemen. MARKTANALYSE / VERDIENMODEL: De modulaire bouw elementen kennen een brede toepasbaarheid, waardoor er een groot marktpotentieel is. Voorbeelden zijn woningrenovatie, nieuwbouw, de toenemende vraag naar levensloopbestendige woningen, woningen voor vluchtelingen, en renovatie van kantoorpanden. Slechts een miniem marktaandeel in de renovatie of nieuwbouw betekent al een omzet van meer dan miljoenen euro’s. Er zijn zover bekend geen andere aanbieders van gelijksoortige producten op de markt. Het te verwachten verdienmodel is gebaseerd op de verkoop van de modulaire bouwdelen of een leen/lease exploitatie van de modulaire bouwdelen. DOEL VAN HET PROJECT / BUDGET (39900€): Het doel van het project is drieledig: 1) het uitwerken van het ontwerp van de modulaire bouwdelen op basis van eerdere ontwerpen en ideeën uit praktijkgericht onderzoek (14960€); 2) het maken van een proof-of-principle van het modulaire bouwdeel (13320€); 3) het uitvoeren van een haalbaarheidsstudie (8560€); en 4) het versterken van de entrepreneurial skills (3060€.). PROJECT TEAM: Een sterk team is gevormd om dit modulaire bouwconcept door te zetten naar een bijzonder bedrijf. Het team bestaat uit 3 ondernemende studenten, onderzoekers en lectoren verbonden aan het lectoraat Nieuwe Energie in de Stad, docenten van de opleiding werktuigbouwkunde en bouwkunde, en een ervaren entrepreneur. De studenten zijn al vroeg tijden hun opleiding gespot als bijzonder initiatiefrijk, gedreven en ondernemende studenten. Het studententeam bestaat uit een goede mix van werktuigbouwkunde, bouwkunde en technische bedrijfskunde.
Hout is een veelgebruikt duurzaam (bouw)materiaal met belangrijke ecologische voordelen: Het is hernieuwbaar en fungeert als CO2-opslag. Een nadeel van hout is echter dat het alleen met verspanende technieken (draaien, frezen, zagen) verwerkt kan worden, hetgeen veel houtafval veroorzaakt. Daarbij wordt het afval en hout dat ongeschikt is als constructiemateriaal slechts ingezet in laagwaardige toepassingen of verbrand. Afgezien van het gebruik van houtvezels als filler materiaal bij 3D-printen van kunststoffen, wordt 3D-printen van hout(afval) nog niet toegepast, hoewel dit wel mogelijk is: Alle plantaardige materialen bevatten natuurlijke polymeren, lignine en cellulose, welke voor mechanische eigenschappen zorgen. Door deze polymeren uit plantaardige materialen te scheiden kunnen deze, met behulp van enkele additieven, in een thermoplastisch verwerkbaar materiaal worden omgezet dat extrudeerbaar is. Door de locatie van de extruder te manipuleren en hier laagsgewijs een object mee te maken ontstaat een additive manufacturing (AM) proces: een 3D ‘hout’printer! Naast materiaalefficiëntie biedt AM unieke voordelen, namelijk grote vormvrijheid en de mogelijkheid van seriematige enkelstuksproductie. Indien gecombineerd met de ontwerptechnieken parametrisch en topologische ontwerpen zijn vergaande optimalisaties van materiaalgebruik en productvariaties mogelijk. Met AM ontstaat zodoende een enorm nieuw spectrum van hoogwaardige toepassingsmogelijkheden voor hout(afval). In dit projectvoorstel wordt via de driehoek van ‘materiaal – proces – toepassing’ simultaan onderzoek gedaan naar: (1) Geschikte combinaties (blends) van cellulose en lignine om mee te kunnen extruderen; (2) Het ontwikkelen van een 3D-printproces en setup voor het verwerken van deze materiaal-combinaties; (3) Het identificeren van geschikte toepassingen. Geschikte toepassingen worden beïnvloed door materiaaleigenschappen en het printproces. Beide aspecten hebben ook onderlinge wisselwerking. Daarom wordt binnen casestudies van mogelijke toepassingen de onderlinge invloed integraal onderzocht. De doelstelling is daarbij om een werkende 3D ‘hout’printer met een werkend receptuur te ontwikkelen en de haalbaarheid van innovatieve, duurzame en voor de markt relevante toepassingen aan te tonen middels cases.
Defensie heeft met steeds complexere inzetcontext te maken door de veranderende geopolitieke situatie in combinatie met de vergrijzende beroepsbevolking en de klimaat- en energietransities. In dit spanningsveld verandert ook de positie van de soldaat in het veld (met name de Koninklijke Landmacht). Van deze moderne militair wordt verwacht in een ‘netcentric environment’ te acteren wat o.a. tot gevolg heeft een toenemend gebruik van elektronische apparatuur bij elke inzet. Na het uitstijgen (gedropt in het veld) is de militair afhankelijk van energiebronnen die mobiel meegenomen kunnen worden of ter plekke opgeladen. De technologische ontwikkelingen volgen elkaar snel op en de militair kan o.a. te maken krijgen met een arsenaal aan batterijen, opladers, e.d. die niet onderling uitwisselbaar zijn wat tot extra vracht en daarmee meer fysieke belasting leidt. Dit project heeft als doel om vanuit de actuele stand van zaken voor de uitgestegen militair te komen met verbeteropties om in de (nabije) toekomst qua energie onafhankelijk te opereren in het veld beter mogelijk te maken, en waar de mogelijkheden voor dual use liggen met civiele organisaties. Aandacht zal worden gegeven aan energieopwekking, -opslag en -besparing als ook de connectiviteit tussen de verschillende assets.
