DE TOEKOMST VAN DE BOUW
I N S P I R A T I O N S E R I E S :
BLOCKCHAIN
PAGINA 12
DRONES
PAGINA 7
BIOTECHNOLOGIE IN DE BOUW
PAGINA 13
3D/4D-PRINTTECHNOLOGIE
PAGINA 9
AR/VR:
DE ONDERSCHEIDENDE EN CONCURRERENDE FACTOR
PAGINA 15
KUNSTMATIGE INTELLIGENTIE
PAGINA 10
MODULAIRE CONSTRUCTIES EN PREFAB GEBOUWEN
PAGINA 17
DUURZAAM ONTWERPEN
PAGINA 19
SLIMME STEDEN
PAGINA 11
6.O
2.O 7.O
3.O 8.O
4.O 9.O
10.O 5.O
1.O
INHOUD
ROBOTS
PAGINA 5
Hoewel de technologische
ontwikkelingen de afgelopen jaren in veel sectoren een ontwrichtende invloed hebben gehad, is men in de bouw wat langzamer met het implementeren van technologie. Deze sector is
traditioneel aan de conservatieve kant en heeft wel stapsgewijs veranderingen geïmplementeerd, maar toch vooral vastgehouden aan beproefde technieken en methoden. Maar de toegenomen
concurrentie, de vraag naar kortere bouwtijden en de opzienbarende technologische vooruitgang dwingen bouwbedrijven tot verandering.
Nu implementeren steeds meer bouwplaatsen digitale systemen en automatisering om hun productiviteit te verhogen en tegemoet te komen aan de behoeften van klanten.
3D-printtechnologie biedt steeds
vaker een oplossing voor de groeiende huisvestingsvraag en robots en drones nemen gevaarlijke taken over en blijken een goedkoop en efficiënt alternatief te zijn voor menselijke arbeid. Nieuwe, op KI gebaseerde platformen maken papierloze organisatie mogelijk voor bouwkundige ontwerpen en ideeën. Door gebruik te maken van een gedecentraliseerde database als blockchain is het gehele bouwproces transparanter en wordt het frauderisico geminimaliseerd. Bovendien ontwerpen steeds meer architecten op duurzame manieren.
Dit is de toekomst van de bouw.
INLEIDING
Een paar decennia geleden werden robots in de automo- bielindustrie geïntroduceerd en ze zijn betrouwbaar, effi- ciënt en kosteneffectief gebleken. Sterker nog, ze hebben de industrie gerevolutioneerd. Nu stapt een nieuwe gene- ratie robots ook andere industrieën binnen, waaronder de bouw. Markus Giftthaler, een ingenieur uit Zwitserland, creëerde een robot die kan metselen. De robot wordt In Situ Fabricator1 genoemd en hij is ontworpen om semi-au- tonoom te werken in een complexe gebouwomgeving. Hij wordt beschouwd als de eerste machine ter wereld die in staat is om ontwerpen te bouwen die niet ‘standaard’ zijn.
De robot is stof- en waterdicht en past door een normale deuropening. De In Situ Fabricator1 is ook verbonden met
ROBOTS
het internet, waardoor architecten zijn werk kunnen volgen.
Dankzij ingebouwde camera’s kan de robot eenvoudig over de bouwplaats navigeren.
Om te bewijzen dat hun robot meer is dan een sim- pel technisch ontwerp, zet- ten Giftthaler en zijn team de machine in om op een experimentele bouwplaats in Zwitserland een aantal constructies te bouwen. Een van die structuren was een 6,5 meter lange muur van 1.600 bakstenen.
Klik voor video
1.O
“Ik denk dat robotica de bouw gaat veranderen. Dat geloof ik echt. Ik denk dat we in de komende vijf tot tien jaar mobiele robots op de bouwplaats zien, maar die gaan mensen niet vervangen. Ze gaan juist samenwerken met mensen en op deze manier worden alle vaardigheden met elkaar gecombineerd.”
- Matthias Kohler, Zwitsers federaal Instituut voor Technologie, Zürich
De In Situ Fabricator1 slaagde erin om deze muur - met behulp van de informatie die werd verzameld via de sen- soren - volledig autonoom te bouwen. “Niet alleen de mani- pulatievaardigheden van deze robot, maar ook het feit dat je zijn sensorgegevens terug kunt sturen naar de ontwerpom- geving, maakt dat deze robot enorm veel potentieel heeft,”
legt Giftthaler uit. De In Situ Fabricator1 verzamelt gegevens van de bouwplaats en combineert deze met het ontwerp van de architect om het bouwplan - in steen en cement - te realiseren.
Het team achter het ontwerp geeft toe dat hun robot verre van perfect is en nog diverse aanpassingen nodig heeft.
Hoewel de robot functioneel is, is hij bijvoorbeeld nog te zwaar om standaard gebouwen binnen te komen. Bovendien kan de robotarm nu maar 40 kilo tillen maar het team van Giftthaler hoopt dit met de verbeterde versie, de In Situ Fabricator2, te verhogen naar 60 kilo.
Ook Google is van plan om robots te gebruiken voor de bouw van hun nieuwe hoofdkwartier in Californië. Deze robots, bekend als ‘crabots’, werken aan de bouw van de interne structuren. Crabots bestaan uit groepen kleine, makkelijk hanteerbare machines, die zich over het terrein verplaatsen om hulp te bieden bij het tillen en vervoeren van bouwma- terialen en meubilair.
Bouwbedrijven die automatisering implementeren, zullen concurrerender worden. Zo werkt FANUC Robotics bijvoor- beeld aan de ontwikkeling van een robotsysteem om de productie van bouwmaterialen efficiënter te maken. Als het gaat om taken als snijden, verpakken en stapelen van materialen, zijn hun robots sneller en sterker dan mense- lijke arbeidskrachten. Bovendien werken ze nauwkeuriger.
DRONES
Professioneel gebruik van drones
Data uit een enquête van DronesDirect.
Bron: www.heliguy.com
“Onze visie is in principe een drone op elke bouwplaats. En we denken dat dit een haalbare visie is.”
- Tristan Randall, strategic projects executive bij Autodesk
2.O
Onbemande luchtvaartuigen (UAV’s) of drones bestaan al geruime tijd. Omdat ze efficiënt zijn, weinig kosten en zeer flexibel zijn, zie je ze in allerlei sectoren en de bouw is geen
uitzondering. Goldman Sachs voorspelt zelfs dat drones de komende jaren op grotere schaal in de bouw geïmplemen- teerd worden dan in welke andere sector ook.
11,5%
Vakgebieden (b.v. constructie/loodgieterswerk) Productie
Informatie & communicatie Creatief & fotografisch Vervoer
Professionele diensten (b.v. wetgeving) Marketing
Onderwijs Detailhandel Gezondheidszorg
9,9%
9,1%
8,8%
7,7%
6,6%
5,1%
4,7%
4%
3,3%
De wereldwijde bouwsector is vaak niet efficiënt genoeg.
Volgens de Green Building Council in het Verenigd Koninkrijk wordt bijna 15 procent van de materialen die op de bouwplaats worden afgeleverd verspild. Dit leidt tot aanzienlijke financiële verliezen. Maar met de juiste tools en machines kunnen deze verliezen worden geminimali- seerd. Voor een bouwbedrijf is het belangrijk om te weten hoeveel materiaal ze op de bouwplaats nodig hebben, maar het is vaak moeilijk om de enorme hoeveelheden materia- len die geleverd worden bij te houden. Met behulp van dro- nes kunnen bouwvakkers hun bouwplaats controleren en beoordelen hoeveel materiaal er wordt opgeslagen. Op basis van luchtfoto’s kunnen ze beter schattingen maken van de te bestellen materialen, waardoor het risico op verspilling tot een minimum wordt beperkt.
Naast de vele economische voordelen, vervullen drones ook een andere waardevolle functie: het redden van levens.
De Occupational Safety and Health Administration (OSHA) meldt dat er in 2015 op verschillende bouwplaatsen weke- lijks bijna 90 dodelijke ongelukken hebben plaatsgevon- den. Deze verontrustende statistieken hebben bouwbedrijf Rogers-O’Brien Construction geïnspireerd om de veiligheid van hun werknemers te verbeteren door drones in te zet- ten. De medewerkers van Rogers-O’Brien hoeven bijvoor- beeld geen hoge daken meer op om inspecties uit te voeren.
Met behulp van een drone kunnen heel eenvoudig foto’s gemaakt worden van potentieel gevaarlijke locaties zonder dat iemand er fysiek naartoe hoeft. Blake Potts, bouwspeci- alist bij Rogers-O’Brien Construction, zegt dat drones niet alleen veel ongelukken voorkomen, maar ook de inspectie- tijd verkorten.
Een toonaangevende Chinese fabrikant van bouwmachi- nes, Komatsu, is ook bezig met de automatisering van hun bouwplaatsen – bijvoorbeeld door de bouwterreinen door drones te laten scannen. Met de opnames worden vervol- gens 3D-kaarten gemaakt en aan de hand van deze kaar- ten navigeren Komatsu’s autonome bulldozers het terrein en voeren ze het bouwontwerp uit, zonder menselijke tussenkomst.
Dronetechnologie bleek ook bijzonder effectief bij de bouw van een stadion in Californië. Tijdens het bouwproces wer- den elke dag meerdere drones de lucht boven het stadion in gestuurd om videomateriaal te verzamelen. De beelden werden vervolgens omgezet in een 3D-model van het sta- dion en opgeslagen in software waar het werd vergeleken met het oorspronkelijke ontwerp.
Drones zijn ook nuttig in de fase na de bouw. Zo kunnen ze met behulp van thermische sensoren ‘cold & hot spots’
detecteren, gebieden waar onvoldoende isolatie is aange- bracht of waar aanpassingen nodig zijn aan de verwarming, ventilatie en airconditioning. Bovendien kunnen drones worden ingezet bij het opsporen van illegale bouwactivitei- ten of voor de handhaving van vergunningen.
Het is belangrijk dat ook de overheid de potentie van dro- nes in de bouwsector ziet. Het zou jammer zijn als we door strenge regelgeving de boot zouden missen of de technolo- gie in de weg zouden staan.
3D/4D-PRINTTECHNOLOGIE
“Ik ben van mening dat we met 3D-printtechnologie op een betaalbare manier schoonheid in architectuur en constructie kunnen bereiken.”
- Enrico Dini, CEO van D-Shape
3.O
3D printen, soms ook wel additieve productie genoemd, bestaat al geruime tijd. Dankzij recente innovaties op dit gebied worden de toepassingen in verschillende sectoren steeds uitgebreider, ook in de bouwsector.
Volgens schattingen van de VN is er in 2030 een tekort aan huisvesting voor bijna drie miljard mensen.
3D-printtechnologie is hier een mogelijke oplossing voor.
Bovendien is 3D printen in veel gevallen sneller en goedko- per dan het conventionele bouwproces.
Een groep onderzoekers van de School of Civil and Building Engineering aan de Universiteit van Loughborough werkt al tien jaar aan deze technologie. Ze kozen ervoor om met beton te werken, vanwege de duurzaamheid en de uitste- kende mechanische prestaties van het materiaal. Ook is het materiaal relatief praktisch voor gebruik met het spuit- mondstuk van een 3D printer. De onderzoekers ontwikkel- den een 3D betonprinter en combineerden de machine met een robotarm, waardoor ze tien keer sneller konden printen.
In samenwerking met het bouwbedrijf Skanska, de materi- aalleverancier Tarmac en het robotbedrijf ABB ontwikke- len ze nu een industrieel prototype. Rob Francis, directeur innovatie bij Skanska, is optimistisch over hun project en is er sterk van overtuigd dat 3D-printtechnologie “complexe elementen van gebouwen in plaats van weken nu in enkele
uren kan creëren.” Hij gelooft dat hun prototype “een kwali- teits- en efficiëntieniveau zal bereiken dat in de bouw nog nooit eerder is bereikt.”
En niet alleen betonstructuren kunnen met 3D-print- technologie gemaakt worden. De startup Emerging Objects kwam met het idee om 3D-geprinte bakstenen te maken, ook wel Cool Bricks genoemd. Wat deze bakstenen zo bij- zonder maakt is dat ze gevuld kunnen worden met water om de temperatuur van een gebouw in warme maanden te verlagen. Elke baksteen heeft een lege ruimte die fungeert als baksteenporie door damp uit de lucht op te nemen en te condenseren.
In Dubai zijn plannen om ‘s werelds eerste 3D-geprinte wol- kenkrabber te bouwen. Dit initiatief is onderdeel van hun ambitieuze doelstelling om tegen 2030 een kwart van alle gebouwen 3D te printen. In 2016 legde deze stad de laatste hand aan het eerste 3D-geprinte kantoorgebouw. Nu zijn ze van plan om dezelfde 3D-technologie te gebruiken voor andere constructies zoals bruggen en straatmeubilair. Ook Europa is met 3D-printtechnologie in de weer. Meer dan 60 procent van alle op 3D-printing gebaseerde constructie- werkzaamheden vinden op dit continent plaats. Hierdoor Europa de potentie om een leider te worden op het gebied van deze bouwtechniek.
“Het gebruik van KI op bouwterreinen is nog beperkt, maar daar komt verande- ring in, met name bij toepassingen waar gebruik gemaakt wordt van machine vision voor het inventariseren en analyseren van materialen en structuren, of bij roboticatoepassingen als automatisch metselen of autonome voertuigen.”
- Dan Kara, onderzoeksdirecteur van ABI Research
Ook kunstmatige intelligentie (KI) speelt een belangrijke rol in de transformatie van de bouwsector, van autonome apparatuur tot Building Information Modelling (BIM).
Met behulp van GPS, radar en drones kan autonome appa- ratuur door de omgeving navigeren en zonder mense- lijke tussenkomst functioneren. Als onderdeel van het Smart Construction Project lanceerde Komatsu in 2013 de intelligente bulldozers die we eerder al noemden. Smart Construction stelt werknemers in staat om nauwkeurige 3D-kaarten van hun bouwterrein te genereren en helpt bij het simuleren van verdere bouwplannen en activiteiten.
En dat is nog maar het begin, want Komatsu besteedt tus- sen de 15 en 20 procent van hun onderzoeksbudget aan KI-technologie. In samenwerking met het Tokyo Institute of Technology en het Massachusetts Institute of Technology hoopt Komatsu hun bouwmachines met KI volledig te automatiseren.
KI is ook nuttig bij het elimineren van overmatig papier- werk. Neem PlanGrid, een online platform waar architecten en andere medewerkers in de constructie hun ontwerpen
en ideeën kunnen delen. Met behulp van een PlanGrid-app kunnen ze vanaf verschillende apparaten direct toegang krijgen tot hun werk. De combinatie van KI en BIM heeft veel potentiële toepassingen in de bouwsector. BIM geeft werknemers toegang tot informatie over alle bouwfasen, van het ontwerp naar het uiteindelijke gebouw. Door KI aan deze modellen toe te voegen krijgt het een “conversational interface”. Door KI los te laten op de verzamelde data kun- nen ontwerpers een BIM sneller en efficiënter interpreteren, conclusies trekken en beslissingen nemen.
De oprichters van GreenOwl ontwikkelden onlangs indus.ai, een KI-oplossing om de veiligheid en productiviteit op het bouwterrein te verhogen. Hun platform is als het ware een tweede paar ogen – een assistent voor de projectmanager.
Het systeem analyseert de data die door de on-site geïn- stalleerde camera’s verzameld wordt, zodat werknemers real-time inzicht krijgen in potentiële gevaren. Het platform wordt al gebruikt door het consortium van Crosslinx Transit Solutions om hun bouwprestaties te meten en risico’s te minimaliseren.
KUNSTMATIGE INTELLIGENTIE
3.O
Elke stad wil een slimme stad worden, maar dat is een ambitieus en niet eenvoudig te realiseren doel. Volgens Technical Code is een slimme stad “een innovatieve stad die gebruik maakt van informatie- en communicatietech- nologie en andere middelen om de levenskwaliteit van de inwoners te verbeteren.” Er zijn drie soorten slimme steden:
bestaande steden met hier en daar slimme infrastructuur die bekend staan als ‘Brownfields’ (zoals Kuala Lumpur), nieuw gebouwde steden die ‘Greenfields’ heten (zoals Iskandar Malaysia in Johor), en Smart Plans die intelligente elemen- ten bevatten (zoals de invoering van slimme verkeerslichten in Cyberjaya, Maleisië).
Hoewel New York, Chicago en vele andere grote steden slimme stadssystemen invoeren, bevinden ze zich nog in de beginfase van de transformatie naar slimme steden. De meeste van deze steden zijn gebouwd op infrastructuur en systemen die al eeuwen bestaan. Het vergt veel tijd en geld om deze systemen compatibel te maken met slimme tech- nologieën. Daarom is het bouwen van een volledig nieuwe stad in sommige gevallen eigenlijk de beste oplossing.
Toch is dat meestal geen optie en moeten bestaande ste- den zoeken naar mogelijkheden om te upgraden. Zo kocht Chicago tien jaar geleden bijvoorbeeld grond met de intentie om een Olympisch Dorp te bouwen voor de Zomerspelen van
SLIMME STEDEN
2016. Na het mislukken van het oorspronkelijke plan bleef de stad echter met vele hectares braakliggend land zitten.
De ontwikkelaar, Paul McDermott, en Bo Rodda, een specia- list op het gebied van energie-efficiëntie, ontwikkelden ver- volgens het Imagine Project. Dit is een stedenbouwkundig ontwerpvoorstel met plannen om het ongebruikte land van Chicago om te vormen tot een wijk met “moderne infrastruc- tuur, slimme gemeenschappen en technologische innova- tie”. McDermott beweert dat het Imagine Project alleen al in de bouwfase 4.600 banen zal creëren en nog veel meer in andere sectoren zodra de bouw is voltooid.
Een slimme stad biedt de inwoners enorm veel kansen, maar is er ook bezorgdheid dat een dergelijke mate van afhankelijkheid van technologie de samenleving negatief kan beïnvloeden. Zo is men bezorgd dat de ongelijkheid hierdoor toeneemt en de kloof tussen de ‘haves’ en de ‘have nots’ - als het gaat om toegang tot technologie - groter wordt.
John Bachmann, een expert op het gebied van slimme ste- den, stelt dat dit soort problemen kan worden opgelost door lowtech en hightech oplossingen te integreren en zo een people-centric of mensgerichte stedelijke omgeving te creëren. “In Vizag (India) is slechts 30 procent van de bevol- king online... je zou bustijden en dergelijke kunnen weergeven op bushaltes en kiosken zodat mensen zonder smartphones toch toegang hebben tot deze informatie,” zegt hij.
“Met al deze complexiteit gaat de aandacht uit naar de manier waarop slimme communicatietechnologieën en data-analyse kunnen worden gebruikt om bij te dragen aan het vormgeven, definiëren en valideren van Smart City-routekaarten.”
- Scott Stallard, vice president van Black & Veatch’s power business
5.O
Blockchain registreert elke transactie die via een peer-to- peer netwerk wordt gedeeld, waardoor het permanent en niet te veranderen is. Een keten van transacties die in blok- ken zijn gesynchroniseerd kunnen, zodra ze aan de keten zijn toegevoegd, niet worden gewijzigd. Op deze manier maakt Blockchain de informatie die het registreert publie- kelijk verifieerbaar en vrijwel hackbestendig. Om geschil- len te vermijden, kan de Blockchaintechnologie worden gebruikt in combinatie met zogenaamde slimme contrac- ten. Deze bevatten instructies of transactievoorwaarden die gebaseerd zijn op het ‘als - dan’ principe - zodra aan een voorwaarde is voldaan, wordt er een automatische respons geactiveerd. De Blockchain kan bedrijven bijvoor- beeld helpen om betalingsgeschillen te voorkomen door contracten zo te ontwerpen dat partijen aan alle in het contract vermelde voorwaarden moeten voldoen voordat ze worden betaald. Zo houdt het bedrijf controle over het betalingsproces.
Als een elektricien bijvoorbeeld alle elektrische apparaten in een gebouw heeft geïnstalleerd en de persoon die ver-
BLOCKCHAIN
antwoordelijk is voor de controle van het werk dit heeft geverifieerd, dan pas wordt de elektricien betaald. Bij bouw- projecten zijn meestal diverse partijen betrokken en dit betekent doorgaans meerdere contracten. Blockchain kan duidelijkheid verschaffen over de betalingsvoorwaarden en of er al dan niet voldaan is aan de betalingsvoorwaar- den, waardoor kostbare geschillen worden geëlimineerd.
Steeds meer bouwbedrijven zijn zich bewust van de voor- delen van Blockchaintechnologie en maken gebruik van Ethereum, ontwikkeld door de Ethereum Foundation, een Zwitserse non-profit organisatie. “Ethereum maakt gebruik van slimme contracten - applicaties die downtime, cen- suur, fraude of inmenging van derden uitsluiten.” Deze apps draaien op een op maat gemaakte Blockchain, waarmee ontwikkelaars markten, fondsen of registers van schulden of voorwaarden kunnen creëren. En de voordelen - betere veiligheid en kostenbesparingen - voor de financiële, juridi- sche en technologische sectoren zijn overduidelijk.
Naarmate bouwcomponenten geavanceerder en slimmer worden, neemt de behoefte aan meer veiligheid en transparantie toe. Blockchain heeft bewezen dat het deze rol kan vervullen en biedt een volledig beveiligd digitaal register voor sensoren, eigenaars en operatoren.
6.O
BIOTECHNOLOGIE IN DE BOUW
De huidige bouwmaterialen vergen voortdurend onderhoud. De productie en het transport ervan is vaak duur en de meeste zijn allesbehalve milieuvrien- delijk. Om deze problemen op te lossen zijn steeds meer bedrijven bereid om te investeren in het testen van biologische bouwmaterialen.
omgeving met koolstof uit CO2 in de lucht. Het magnifieke van biomineralisatie is dat dit proces daadwerkelijk kool- stof uit de lucht verwijdert, in tegenstelling tot normaal cement en beton dat juist veel kooldioxide produceert.
Het doel van het Engineered Living Materials (ELM)- programma van DARPA is om een volledig nieuwe soort bouwmaterialen te creëren. De projectmanager van ELM, Justin Gallivan, legt uit: “De visie van het ELM-programma is om materialen op aanvraag te kweken waar ze nodig zijn.” Hij voegt daaraan toe: “In plaats van kant-en-klare materialen te verzenden, kunnen we nu onderdelen ver- zenden en de materialen met behulp van lokale middelen snel en effectief op locatie kweken. Aangezien de materi- alen leven, kunnen ze op veranderingen in hun omgeving reageren en zichzelf - als reactie op schade - herstellen.”
Biologische materialen als huid, bot of schors bieden signi- ficante voordelen ten opzichte van niet-levende materialen, vooral qua duurzaamheid en zelfherstellend vermogen.
Biologische benaderingen voor de vermindering van afval en energieverbruik hebben enorm veel commerciële belangstelling gewekt. Veel onderzoekers experimenteren nu met het toedienen van levende organismen als bacte- riën in dode componenten als beton.
“Wij zijn de uitvinders van bioconcrete - beton dat zichzelf met behulp van bacteriën herstelt,” zegt professor Henk Jonkers van de Technische Universiteit Delft in Nederland.
Jonkers slaagde erin om zelfhelend beton te maken dat bac- teriën gebruikt om scheuren te repareren met behulp van biomineralisatie, een proces waarbij bacteriën kristallen vormen. Bacteriën combineren het calcium uit hun directe
7.O
Deze bakstenen zijn in staat om zonlicht, afvalwater en lucht nuttig te gebruiken. Van de bakstenen kunnen zoge- naamde bioreactor-muren gemaakt worden die je op elke denkbare manier kunt implementeren. Elke baksteen bevat een microbiële brandstofcel, gevuld met programmeerbare synthetische micro-organismen, die ontwikkeld zijn door UWE Bristol. Elke cel wordt robotisch geactiveerd en bevat micro-organismen die in staat zijn om water te reinigen of elektriciteit op te wekken.
Rachel Armstrong, projectcoördinator van de Universiteit van Newcastle, is enthousiast over de mogelijkheden van deze speciale bakstenen. Het uiteindelijke doel is om com- plete structuren te bouwen, die hun eigen energie kun- nen produceren. Armstrong zegt: “Biotechnologie heeft ons nieuwe mogelijkheden gegeven. We verschuiven van dode stofwisselingsprocessen naar nieuwe metabolismen, oftewel micro-organismen, die veel ouder zijn dan wij. Dit nieuwe model zou een eind kunnen maken aan de scha- delijke bijproducten die vrijkomen bij energiewinning uit fossiele brandstoffen. Broeikasgassen houden bijvoorbeeld zoveel warmte vast dat hele ecosystemen razendsnel nieuwe veranderingen ondergaan die het leven op delen van de planeet op den duur volkomen onmogelijk zouden kunnen maken.”
DARPA is op zoek naar methoden en hulpmiddelen voor het ELM-programma en heeft daarvoor een Broad Agency Announcement opgezet waarin ze op zoek zijn naar onder- zoeksvoorstellen. In de aankondiging staat: “Levende materialen bieden een nieuwe kans om biotechnologie in te zetten voor het oplossen van bestaande problemen met betrekking tot gebouwde omgevingen. Ook kunnen ze een rol spelen in het creëren van nieuwe mogelijkheden voor slimme infrastructuur die dynamisch reageert op de omge- ving.” DARPA’s ELM is van plan om de beste kenmerken van de bestaande technologieën te gebruiken. Zo willen ze hybride materialen creëren die bestaan uit niet-levende componenten voor de structurele en ondersteunende matrix. Het overige (en grootste) percentage van het mate- riaal bestaat vervolgens uit levende organismen.
Dankzij de opkomende discipline van synthetische biologie hebben wetenschappers al kunnen aantonen dat het moge- lijk is om in bacteriën genen te identificeren die reageren op druk. Door genetische manipulatie is het mogelijk om deze genen een andere taak te geven, waardoor het proces van biomineralisatie en de productie van nieuwe bindma- terialen, waaronder polymeren, op gang komt.
Het project verkeert nog in een vroeg stadium, maar de bak- stenen van het project Living Architecture – gebaseerd op de Microbial Fuel Cell technologie die door de Universiteit van West-Engeland ontwikkeld werd - worden al gebruikt voor de productie van schone energie.
Prognose: impact van biogeïnspireerde innovatie op BNP in 2030
Bron: FBEI
Bouw; cement & beton Chemische productie Opwekking, distributie en opslag van elektriciteit Elektronica; datacenters Vervoer Telecommunicatie; software Olie & gas Mijnbouw Kunststof producten Handel Beheer van afvalstoffen Voedselproductie Financiële diensten Landbouw Magazijn & distributie Textiel & kleding
$0 $10 $20 $30
Miljarden van dollars
$40 $50 $60 $70
En dan is er mixed reality (MR). MR combineert aspecten van VR en AR en neemt virtuele objecten als het ware mee de echte wereld in. Met mixed reality kunnen twee men- sen (bijvoorbeeld een architect in de VS en een bouwkundig ingenieur in Nederland) in een virtuele wereld samen aan een virtueel gebouw op een echte site werken.
Een voordeel van VR is dat het verschillende niveaus van detail kan bieden. Zo kan een architect bijvoorbeeld in de vroege ontwerpfase een gevoel krijgen van ruimtelijke rela- ties. Kim Baumann Larsen, architect en VR-adviseur voor The Future Group wijst op de voordelen van dit aspect van VR-technologie in de architectuur. Het stelt zowel architec-
AR/VR: DE ONDERSCHEIDENDE EN CONCURRERENDE FACTOR 8.O
Virtual reality (VR) en augmented reality (AR) staan op het punt om de
architectuur en de bouw te revolutioneren. Naar verwachting is de wereld-
wijde bouwmarkt in 2020 maar liefst $10,3 biljoen waard en omdat er fors in
grote projecten geïnvesteerd wordt, zijn eventuele fouten of problemen ook
zeer kostbaar. De meesten kunnen met behulp van nieuwe technologie
worden vermeden. Dankzij VR en AR kunnen architecten en bouwbedrijven
hun klanten nu woningen en gebouwen aanbieden die precies zo zijn als ze
voor ogen hadden.
VR/AR en machine learning
Virtualitics, een data-analysebedrijf voor VR en AR, heeft een nieuw instrument gelanceerd dat krachtige datavi- sualisatie en machine learning combineert om “inzichten te verschaffen en bruikbare kennis te ontdekken die ver- borgen zit in big (en complexe) data.” Michael Amori, de CEO van Virtualitics, wijst op de nieuwe manieren waarop bedrijven concurrentievoordeel kunnen krijgen. Hun doel is om data visueel te maken. “Big data is nutteloos als we
er geen bruikbare informatie uit kunnen halen. Visualisatie kan hierbij helpen, maar voor grote en complexe datasets zijn traditionele 2D- en 3D-datavisualisaties ontoereikend.
Onze oplossing is om tot wel 10 dimensies in VR/AR te visu- aliseren via een Shared Virtual Office, waarmee zelfs onge- trainde gebruikers patronen in data kunnen herkennen, die bedrijven een concurrentievoordeel kunnen geven.”
ten als opdrachtgevers in staat om de ruimtelijke kwalitei- ten van het project te begrijpen. Dit ruimtelijk inzicht moet cliënten meer vertrouwen geven in het ontwerp. Bovendien hoeft men hierdoor minder tijd aan vergaderingen en het gebruik van laterale ontwerprevisies te besteden.
Een van de belangrijkste ontwikkelingen op het gebied van AR in de bouw is Simultaneous Localisation And Mapping, ook wel SLAM genoemd. SLAM-systemen gebruiken sen- sorgegevens om de ruimte eromheen in real time in kaart te brengen en een accurate schatting te maken van de pro- jectduur en de kosten. Het SLAM-systeem heeft lidarsen- sors waarmee men de afstand tussen objecten kan meten.
Hierdoor kan men een projectlocatie binnen enkele minu- ten nauwkeurig in kaart brengen. Eventuele fouten komen letterlijk onmiddellijk aan het licht, waardoor problemen vroegtijdig - en dus goedkoper - kunnen worden opgelost.
Paracosm wil nog een stap verder gaan met SLAM door het scannen te automatiseren met behulp van robots en dro- nes. Na het scannen brengt Paracosm het coördinatensys- teem van de verzamelde data automatisch in lijn met het BIM-model van het project. Daarna kunnen vergelijkingen uitgevoerd worden die analyses en inzichten in het project opleveren.
MODULAIRE CONSTRUCTIES EN PREFAB GEBOUWEN
9.O
Modulaire bouw, soms ook wel off-site constructie of prefab-bouw genoemd, staat op het punt om de bouwsector te revolutioneren – met name omdat deze manier van bouwen kosteneffectief, tijdbesparend en van hoge kwaliteit is.
461 Dean, een 32 verdiepingen tellende woontoren in New York en het AC Hotel in Oklahoma City met zijn 142 kamers zijn projecten die bewijzen dat modulair bouwen efficiënt en kosteneffectief is.
Bron: www.atcosl.com/en-ca/About-Us/PublishingImages/modular_time.jpg
Modulaire constructie
Constructie op locatie
Ontwerp, engineering, vergunningsverlening,
goedkeuring
Ontwerp, engineering, vergunningverlening,
goedkeuring
Installatie en afwerking
op locatie
Totale tijds- besparing van 25%-50%
Constructiewerkzaamheden op locatie
Terrein voorbereiding
Terrein voorbereiding, civil engineering
& fundering
Productieproces
Modulaire gebouwen worden zo gebouwd dat ze voldoen aan bestaande bouwnormen. Omdat ze in een geregu- leerde omgeving gebouwd worden, verhoogt dat niet alleen de kwaliteitscontrole, maar maakt het ook de arbeidsom- standigheden veiliger. Doordat de productie nauwkeurig en voorspelbaar is, wordt afval beperkt en zijn preciezere schattingen over de oplevering mogelijk. Bovendien wor- den modulaire bouwtechnieken vaak met duurzame mate- rialen gecombineerd, wat prefab woningen naar een nog hoger niveau tilt.
Circular Economy Building combineert verfijnde prefab- constructietechnieken met duurzame materialen. Zo is een prefab woning die door Arup Associates wordt aangeboden - en in slechts twee weken gebouwd kan worden - gemaakt van volledig duurzaam en herbruikbaar materiaal. David
Cheshire, directeur Duurzaamheid bij AECOM en auteur van Building Revolutions, legt uit: “Ontwerpen voor een kringloopeconomie heeft niets te maken met minder bou- wen, het gaat vooral om anders bouwen, met meer aandacht voor de toekomst. Deze aanpak zou de bouwsector minder afhankelijk maken van kostbare grondstoffen. Ondanks dat de circulaire economie nog veel barrières kent, zien we anderzijds ook steeds meer innovatieve en praktische ont- wikkelingen. Een bredere toepassing van deze beginselen biedt de bouwsector de mogelijkheid om de circulaire eco- nomie te sturen en een blijvende positieve erfenis achter te laten voor toekomstige generaties.” Zo zorgen wanden van gerecyclede plastic flessen met sensorcontrolesyste- men bijvoorbeeld voor optimaal stroomverbruik. Dit soort ontwerpen toont aan dat je duurzame architectuur prachtig kunt combineren met een moderne levensstijl.
Photo. Jordan Adkins/Shutterstock.com
zaam zachthout versterkt met natuurlijke bio-afvalvloeistof en warmte, waardoor een sterk, niet-giftig en duurzaam materiaal met milieuvriendelijke eigenschappen ontstaat.
En dit is niet het enige milieuvriendelijke materiaal dat in de hedendaagse bouw wordt gebruikt. De meeste conventi- onele isolatiematerialen zijn synthetisch en bevatten addi- tieven en chemicaliën waardoor ze extreem giftig zijn. Dit is de voornaamste reden dat architecten en ingenieurs voor isolatiedoeleinden steeds vaker natuurlijke alternatieven gebruiken, zoals als wol, hennep en cellulose.
DUURZAAM ONTWERPEN 10.O
Duurzaam ontwerpen en groene architectuur zijn tegenwoordig net zo belangrijk als de juiste industriële betonmixer. Het is dus niet verwonderlijk dat steeds meer toonaangevende bouwbedrijven wereldwijd deze manier van ontwerpen omarmen.
Volgens schattingen van de McGraw-Hill bouwgroep bereikte niet-residentiële groene constructie in de VS in 2005 een waarde van ongeveer $3 miljard. Tegen 2015 was de geschatte projectwaarde maar liefst tussen 120 en 145 miljard dollar. Deze cijfers zijn een duidelijke indicator dat velen bereid zijn te investeren in onderzoek en implemen- tatie van duurzame bouwmaterialen.
Kebony-technologie, bijvoorbeeld, is een milieuvriendelijk en gepatenteerd proces dat de eigenschappen van duur-
De bouwsector is rijp voor verandering. Dankzij technologische innovaties - gecombineerd met duurzame materialen die milieuvriendelijke constructies mogelijk maken - is de overgang van traditioneel naar modern bouwen nog nooit zo eenvoudig geweest. 3D-printtechnologie en automatisering zullen ervoor zorgen dat er beter aan de groeiende huisvestingsvraag voldaan kan worden en robots en drones zullen in de toekomst van de bouw zij aan zij werken met menselijke arbeidskrachten.
CONCLUSIE
Maar ook hightech materialen worden steeds vaker gebruikt. Smart Glass, bijvoorbeeld, ook wel elektrochro- misch glas genoemd, is een nieuw ontwikkeld materiaal dat een al milieuvriendelijk gebouw nog verder kan revolu- tioneren. Deze zonne-energie opwekkende ruiten worden tijdens de middaguren, wanneer de zon op z’n sterkst is, donkerder en ’s avonds worden ze transparanter, waardoor het energieverbruik van het gebouw daalt. De ramen zijn bedekt met metaaloxide dat de zonnestralen tijdens de
zomermaanden blokkeert, waardoor de warmte het gebouw niet kan binnendringen. Tijdens de koudere maanden houdt het de warmte juist weer binnen, wat leidt tot lagere verwarmingskosten.
Hoewel de kosten van de initiële investering in dit soort duurzame materialen aanzienlijk kunnen zijn, hebben bedrijven en consumenten op de lange termijn veel profijt van deze keuze.
Source. smart-glass.co.uk
Ben je klaar voor een reis naar de toekomst van jouw sector?
In onze inspiratiesessies zien we hoe de huidige technologische ontwikkelingen alles wat je dacht te weten over jouw (bedrijfs) leven veranderen. Boek een sessie en laten we de toekomst samen verkennen.
Ga voor meer informatie naar:
richardvanhooijdonk.com
Inspiratie sessies van trendwatcher & futurist
RICHARD VAN
HOOIJDONK
All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage or retrieval system, without permission in writing from the publisher.
Dutch office
Hoofdstraat 252 3972 LK Driebergen Netherlands
+ 31 85 3030792 + 31 6 41330000
richard@vanhooijdonk.com
UK office
Kemp House, 152 City Road London EC1V 2NX
United Kingdom + 31 85 3030792
© 2018 Richard van Hooijdonk
