Slotlab: Door 3d-printen is er weer aandacht voor detail en ornamentiek

Voor een scriptie over zijn afstudeerproject aan de TU Delft won Schreuder in 2016 de NRP-Masterscriptieprijs. In tegenstelling tot zijn afstudeerwerk, dat theoretisch gegrond was, is hij de afgelopen anderhalf jaar aan de slag gegaan met echte materialen en machines om een onderdeel van de ruïne weer compleet te maken: de haard. Daarvan had het 16^de-eeuwse kasteel er vroeger maar liefst twaalf. Behalve voor het verwarmen van de ruimtes, hadden de haarden een belangrijke symbolische functie; met rijke ornamentiek bepaalden ze de identiteit van elke afzonderlijke kamer.

Dit weten we omdat er drieëntwintig zeer gedetailleerde bouwtekeningen en foto's uit 1881 van het slot bewaard zijn gebleven, gemaakt door architect A.J.M. Mulder. Ze worden door Stichting Landgoed Slot Schaesberg gebruikt als uitgangspunt voor een natuurgetrouwe herbouw van de hoeve en het kasteel. Parallel hieraan loopt SlotLab, een onderzoekslab waarin in totaal vijf ontwerpers, waaronder Schreuder, elementen van de ruïne herontwerpen met hedendaagse methodes en technieken. De ontwerpen bevragen zo de huidige praktijk van reconstructie en de ethische codes die erbij horen.

Restauratie naar een ‘originele staat’ nogal arbitrair

Hoewel Schreuder voor zijn onderzoek dankbaar gebruikmaakte van de tekening van de haarden uit 1881, wijst hij er ook op hoe relatief dat jaartal eigenlijk is: "Kastelen zijn zelden in een keer ontworpen, maar zijn doorlopend aangepast en uitgebouwd. Dit maakt een restauratie naar een 'originele staat’ nogal arbitrair. Slot Schaesberg is gebouwd op de overblijfselen van een nog ouder kasteel en heeft in de loop der tijd vele verschillende vormen gehad. Het proces van ruïnevorming is even belangrijk voor de geschiedenis van het slot, als de staat ervan in, zeg, 1650."

Door de tekeningen van de haarden weet Schreuder in welk jaar ze zijn gemaakt: “Neem deze tekening, het jaartal 1574 staat erin gegraveerd.” Hij heeft zich meermaals de vraag gesteld welk jaartal op een reproductie in het heden zou moeten komen: "Is dat 1574, volgens de tekeningen, of toch 2020?"

Beeld: haarden Slot Schaesberg, Thom Schreuder

Hoewel de opzet van SlotLab hem alle vrijheid biedt om de haarden anders te ontwerpen en te laten maken, hield Schreuder wel rekening met de mores waaraan in restauraties vastgehouden wordt. "Ontwerpen die je nu toevoegt, kun je met moderne techniek steeds gemakkelijker reversibel aan het bestaande gebouw aanbrengen. Je kunt namelijk passtukken dusdanig op maat maken dat deze zo exact op de bestaande bouwmaterie aansluiten dat er geen lijm of cement meer aan te pas komt."

Een soort beeldhouwen in de computer

Om deze ontwerpmethode op de proef te stellen, scande Schreuder brokstukken van natuursteen in 3d in om er digitale passtukken voor te kunnen ontwerpen. Hij vergelijkt het met het ontwerpen van een prothese, waarvoor telkens een unieke aansluiting voor elk verschillend lichaam nodig is: "Het scannen en modelleren is erg tijdrovend, het is een soort beeldhouwen in de computer. Omdat ik heel gedetailleerd wilde werken, heb ik nieuwe 3d-tekenprogramma's moeten leren."

Onderzoek naar drie fabricagetechnieken

Maar met het computermodel alleen heb je natuurlijk nog geen haard. Om de slag te maken van model naar realiteit, onderzocht hij in totaal drie fabricagetechnieken. De eerste is het gieten van steenachtig materiaal in een mal. De techniek heeft als voordeel dat je redelijk vrij bent in de keuze van het materiaal en gemakkelijk identieke afgietsels in serie kunt produceren. Daar tegenover staat dat er veel afval overblijft en het prepareren van de mallen veel uren in beslag neemt.

De tweede techniek die Schreuder onderzocht, is het computergestuurd frezen van materiaal in drie dimensies, ofwel CNC-frezen. Daarbij begin je, net als met beeldhouwen, met een (te) groot blok steen of hout waar je de gewenste vorm uit slijpt. "Deskundigen van natuursteenbedrijf Slotboom Steenhouwers vertelden me dat de freescomputer voor elk 3d-model erg veel voorbereidingstijd vergt. Dat gold zeker voor mijn 3d-model, dat uit oneindig veel driehoekjes bestaat."

Hoewel Schreuder het uitproberen van beide technieken als waardevol onderdeel ziet van zijn onderzoek, is hij toch het meest enthousiast over de derde techniek: 3d-printen. "Om te printen is het geen probleem als het model uit heel veel driehoekjes bestaat," vertelt hij opgelucht. "Maar het blijft een kunst om de prothese exact aan te laten sluiten op de ruïne, alsof het de glazen muiltjes van Assepoester zijn."

Beeld: prototype 3d print, Thom Schreuder

Verkorten van ketens

Een van de uitgangspunten van SlotLab is het verkorten van ketens om daarmee de milieu impact te beperken. Zo ontwikkelde Daria Biryukova een nieuwe soort lei met restmateriaal van een leisteengroeve en ontwierp Theresa van Dongen een lichtbron die zijn energie haalt uit bacteriën die een elektromagnetische impuls afgeven, die ze uit de slotgracht opviste. Door herhaaldelijk te sparren over elkaars onderzoek, deden de ontwerpers inspiratie bij elkaar op.

In zijn zoektocht naar een geschikt printmateriaal zocht Schreuder de samenwerking op met de Kunrader steengroeve, een Zuid-Limburgs familiebedrijf: "Ze denken daar goed na over reststromen, zo worden de zaagresten van hun gele steen onder andere gebruikt door kunstenaars, maar ook om over het land uit te strooien. Ik kwam erachter dat als je het zeeft tot de juist fractie, je ermee kunt 3d-printen."

Nog geen ervaring met printen in steen

Het enige probleem was dat Schreuder nog geen enkele ervaring had met 3d-printen in steenachtig materiaal. "3d-printers verwerken van oorsprong vooral plastics. Gelukkig bleek het Rotterdamse bedrijf Concr3de expert te zijn in printen met steen. Zij koppelden me aan 3DMZ, een makerspace in Haarlem, dat net een onderzoek ging starten naar de toepassing van 3d-scannen en -printen voor restauraties en reconstructies. Ik kon er met mijn onderzoek zo bij aansluiten.”

Alle samenwerkingen brachten hem steeds dichterbij zijn doel om de haardprothese op ware grootte in steen te printen. ”De eerste print van bijna een halve meter hoog is klaar, een volledige haard van 2 x 2 meter is binnen handbereik.” Voor de SlotLab-expositie die gepland staat in het voorjaar van 2021 wil Schreuder zijn ontwerp af hebben: “Geprint in een open structuur, wat ik mooi vind vanwege het beperkte materiaalgebruik en de ornamentele taal die uit de techniek voortkomt. Mijn ontwerp verhoudt zich losjes tot het verleden, het is allesbehalve een exacte kopie."

Hoewel het proces veel tijd en energie kost, biedt dat ook gelegenheid tot reflectie: "Ik wil hierna als ontwerper blijven werken aan monumenten, omdat er enorm veel details in zitten waar de digitale 3d-techniek optimaal op toegepast kan worden. Het biedt bovendien een bijzondere kans een nieuwe laag toe te voegen die naadloos op de historische materie kan aansluiten, maar ook een eigen ornamentiek kan krijgen.”

Nog weinig daadwerkelijk gerealiseerd met 3d-printen in de Nederlandse architectuur

Hoewel in de Nederlandse architectuur het experimenteren met 3d-printen al zo'n zeven jaar geleden begon, is er, behalve elementen van gebouwen, weinig daadwerkelijk gerealiseerd. De eerste voorbeelden zaten nog vast aan kunststof als printmateriaal, dat volgens Schreuder een ‘lage gevoelswaarde’ heeft. Bovendien is het haast onmogelijk complete draagconstructies uit kunststof te printen. Maar nu andere materialen zich aandienen, is er straks geen belemmering meer om hele gebouwen te printen.

Nieuw soort digitaal vakmanschap

Toch is dat niet hetgeen waar Schreuder op uit is; hij zoekt het liever in een nieuw soort digitaal vakmanschap: “Met 3d-printen kan de aandacht weer uitgaan naar detail en ornamentiek. Dit maakt het mogelijk interessante verbindingen te maken met de geschiedenis, letterlijk en figuurlijk. Het leuke is dat je kunt afstappen van standaardisering en veel meer uniciteit in elk ontwerp kunt leggen."

Bekijk ook de video over het proces van Thom Schreuder

Eerdere artikelen in de reeks over Slotlab:

Dit is het 5e artikel over het SlotLab, een initiatief van Simone de Waart (Material Sense), Aryan Klein (Slot Schaesberg) en Machiel Spaan (M3H architecten) in het kader van de Internationale Bau Ausstellung (IBA) Parkstad.

• Bouwen met lokaal gewonnen hout impuls voor de regionale economie.
• Ambachten en moderne technieken geven samen de toekomst vorm.
• De olielamp van de 21 eeuw, een ontwerpend onderzoek.
• Onderzoek naar circulair gebruik van grondstoffen, bevraagt eeuwenoude bouwtradities.

Voor meer info over Slotlab, zie https://www.materialsenselab.org/slotlab