Composieten op zoek naar nieuwe toepassingen - artikel

Plant & Factory 8/07/2020 10:28:40

Nu JEC World in Parijs toch niet doorgaat, klopten we aan bij Linde De Vriese, Team Lead Composites bij het SLC-Lab van Sirris in Heverlee, om te vernemen welke trends de sector beheersen.

Lees hieronder verder   
Verwant

ifm kiest voor digitale alternatieven

Kübler sensoren met een SAE J1939 interface voor mobiele automatisering

Eindassemblagelijn Duitse autobouwer geoptimaliseerd

Sophie Borgne verkozen tot Engineer Powerwoman 2020

Festo toont nieuwe bionic-projecten op virtuele Hannover Messe

Composieten op zoek naar nieuwe toepassingen - artikel

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

47ste Hogere Cursus Akoestiek

Het ingenieurshuis - Antwerpen

van 21/09/2020 tot 8/02/2021

Energiedelen en Energiegemeenschappen

Thor Centrale Genk

dinsdag 22 september 2020

Robot and machine become one

B&R Webinar

dinsdag 22 september 2020

IoT World / MtoM

Paris Expo Porte de Versailles

van 23/09/2020 tot 24/09/2020

Geautomatiseerde logistiek in productie - live demo

Sirris - Hasselt

woensdag 23 september 2020

Mastercourse: The industrial relevance of advanced AI/ML methods

Sirris, MRC Gent - Zwijnaarde

donderdag 24 september 2020

Keuze van de redactie

(10/9) Soprema’s nieuwe productievestiging creëert lokale arbeidsplaatsen

(9/9) Bliksemsnelle 3D-bioprinter voor ziektemodellen

(7/9) Poco Loco investeert 45 miljoen in bijkomende productiefaciliteit

(4/9) Succesvolle eerste vlucht voor energiezuinige Flying-V

(3/9) Methaan-etende bacteriën lusten ook stikstof

(2/9) Holst Centre start test-productielijn voor geprinte elektronica

>> Meer blikvangers

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE - Composieten lopen meerdere ontwikkelingslijnen tegelijk af, zo blijkt. De nieuwe materialen moesten aanvankelijk andere materialen zoals metaal en hout verdringen. Vandaag verdringen ze elkaar. Er zijn nieuwe processen, automatisering,… Veel innovatie blijft echter steken in de labs en bij producenten in een markt die misschien toch minder vraag gedreven is.

In composietenland is er een wedren aan de gang tussen thermosets en thermoplasten. Dat heeft te maken met de eigenschappen van de materialen maar vaker ook met de cyclustijden die steeds korter moeten. Zo kunnen thermosets naderhand vlot gelijmd worden maar… het proces is complex en arbeidsintensief.

“Thermoplasten kennen kortere cyclustijden die alvast in automotive wel gegeerd zijn. Niet alleen kunnen thermoplasten sneller vormgegeven worden maar ze zijn ook ‘lasbaar’. Een lasmachine kan naast de pers, spuitgietmachine of tape layer gezet worden. Thermoplasten hebben ook een recyclagevoordeel: ze kunnen hergebruikt worden. Vezels zullen daarbij wel verkleind worden maar kunnen nog ingezet worden. Hier kan ook geautomatiseerd worden.” Thermoplasten kunnen ook biogebaseerd zijn. Maar het zijn andere materialen en vaak een andere technologie dan de beter gekende thermosets. “Elk ontwikkelen vergt investeren. Ik denk wel dat er vraag naar is.”


Het SLC is betrokken in het IPCEI-initiatief voor waterstoftechnologie en doet onderzoek naar het wikkelen van composieten drukvaten. (Foto: LDS)

De voordelen zijn er (verhoogde, intrinsieke taaiheid,…) voor de eindgebruiker maar omschakelen is voor de producent niet zo evident. “De goede impactweerstand vindt een praktische toepassing in Samsonite-reiskoffers, bijvoorbeeld. Dat is ook de reden voor automotive om thermoplastische composieten van dichtbij te bekijken, bv. voor brandstoftanks, deuren en deurstijlen, bumperbalken,…, maar ook om verschillende processen samen te brengen. Om versterkingen aan te brengen waar nodig, kan bijvoorbeeld composiet met spuitgieten gecombineerd worden. Overmolding. Een ander voorbeeld: kunststoffen raamprofielen met ingebouwde versterking in glasvezel.

In de plaats van een stug polymeer vorm te geven kan men tegenwoordig ook een minder visceuze thermoplast monomeer uitrollen of met de borstel uitsmeren op een vorm om die dan te laten reageren. “Dergelijke processen, die eerder voor thermosets bedoeld waren, krijgen nu meer aandacht en zijn alvast makkelijker voor het bekomen van grotere structuren zoals de kiel van een boot”, geeft De Vriese aan.

Nieuwe materialen
“Biocomposieten, met vlas of hennep als versterking, blijven eigenlijk op het demoniveau hangen. Het commer-cialiseren blijft een uitdaging”, meent De Vriese. Tegenover de voordelen staan namelijk ook nadelen, zoals de variabele eigenschappen van het natuurproduct, vochtgevoeligheid,… die bij het ontwerpen van toepassingen in rekening gebracht moeten worden. En de kennisdrempel. Dat geldt ook voor exotischer materialen, zoals basalt, een natuurvezel die een hogere temperatuurweerstand heeft dan glas, dat duidelijk het ‘brandwerende’ voordeel heeft maar duurder is en zijn intrinsieke voordelen dus maximaal moet bewijzen vooraleer het ingezet wordt.

Toch ziet ze ruimte voor ‘hybride’ materialen, die verschillende soorten vezels en/of materialen combineren om optimaal van de eigenschappen van elk te profiteren. Voorbeeld: fietsenbouwer REIN4CED in Winksele combineert de stijfheid van koolstofvezels met de taaiheid van stalen vezels om fietsen te bouwen die even stijf maar veel impactbestendiger zijn dan de traditionele composieten frames. Door gebruik te maken van thermoplasten was het mogelijk een automatische lijn te bouwen, wat tegelijk het opzetten van een productie hier, in Europa, haalbaar maakt, met alle logistieke voordelen van dien. De fietsenbouwer denkt mettertijd zijn technologie trouwens ook te kunnen inzetten in automotive en de luchtvaart.


Om versterkingen aan te brengen waar nodig, kan bijvoorbeeld composiet met spuitgieten gecombineerd worden. Overmolding. (Foto: LDS)

Inzetten veeleer op nieuwe toepassingen
“Materiaalontwikkeling mag nooit op zichzelf staan, het is steeds ondergeschikt aan een eindtoepassing”, meent De Vriese, die vreest dat producenten al te vaak hun materiaal/product pushen op een markt die te weinig vraag gedreven is. Een voorbeeld daarvan is ook het integreren van sensoren in de composieten matrix.

Zo prototypeert het Sirris composietenlab met onderzoekers van de UGent en het bedrijf Com&Sens capacitatieve en FBG-sensoren (Fiber Brag Grating). Het gaat o.a. om optische vezels die in de matrix komen van structurele onderdelen zoals windturbinebladen om naderhand de gezondheid van het onderdeel te monitoren en eventuele defecten vroegtijdig te detecteren. “Die sensoriek zetten we ook in om processen te monitoren”, geeft De Vriese mee. Zo worden met Siemens RTM processen, waarbij hars in een mal onder druk wordt ingespoten, gemonitord en bijgestuurd. Siemens ontwikkelt daarvoor simulatiesoftware. Dat past ook in de huidige trend van het uitbouwen van digitale tweelingen van gehele processen.

In het verlengde daarvan is er de voortgaande automatisering van processen. Eerder al waren er automatische tape layers voor prepregs “maar die zijn erg duur en worden voornamelijk toegepast in de luchtvaartsector. Ze zijn niet toegankelijk voor de kleinere bedrijven.” Tapes zijn beperkt in breedte, in snelheid en dus duur. “Er is vraag naar het draperen van weefsels in een mal, bijvoorbeeld. Draperen is complexer. Waar is het eerste drukpunt op de mal? Voor het automatiseren van drapeerprocessen zijn er verschillende uitdagingen die zo productspecifiek zijn dat er geen off-the-shelf oplossingen bestaan”, geeft De Vriese aan. Die vindt ze vandaag evenmin bij robotbouwers. <<
Door Luc De Smet 


Voor drapeerprocessen bestaan er geen off-the-shelf oplossingen, aldus Linde De Vriese. Hier legt de robot stroken op een vacuümplaat om ze vervolgens te lassen. (Foto: LDS)

Kader 1: Corona-krat
Op onze voorjaarsagenda stond de JEC-beurs in Parijs maar die werd om evidente redenen afgelast. Naast REIN4CED was ook AB Inbev er dit jaar finalist voor de Composites Innovation Award. De brouwer zou er uitpakken met een nieuwe composieten bierkrat die het met Flex/design (Delft) en Hulens Engineering ontwikkelde en engineerde, o.m. voor zijn Corona-bier (dat voortaan in Jupille gebrouwen zal worden) en de Mexicaanse markt. Het gaat om een thermoplastische sandwichcomposiet met een schuimkern van ultra high molecular weight rPET, een polymeerfilm en een textielversterking. <<

Kader 2: Kleine uitdagende wereld
“Composieten zijn in België een kleine, uitdagende wereld”, zegt Linde De Vriese bij het SLC-Lab van Sirris in Heverlee. “Verschillende kleine bedrijven bekijken momenteel of ze hun eigen composietproducten kunnen produceren. Een open kennisuitwisseling tussen materiaalkenners en de productiebedrijven in binnen- en buitenland is daarbij cruciaal.

De interesse in biomaterialen blijft ook merkbaar aanwezig, vooral bij ontwerpers en meubelmakers”, ervaart De Vriese die heel wat belangstelling merkt voor de crash-cursussen die het SLC-Lab organiseert. Tegelijk erkent ze dat er nog heel veel koudwatervrees bestaat en dat het natraject krachtiger zou kunnen. “Vooral in de machinebouw, de transportsector en bij ontwerpers merken wij heel veel animo om een stap verder te zetten. Er valt nog veel te exploreren!” <<

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

”Ecovisie levert vaak net zoveel innovatie als duurzaamheid op” - opinie

Agoria begeleidt bedrijven bij hun transformatie tot Factory of the Future, waarbij 7 domeinen een cruciale rol spelen, zoals duurzaamheid. Hoe vullen bedrijven als BSH, ABEE en AMS dit in?

Watson-Marlow lanceert nieuwe Certa Plus sinusoïdale pomp

Deze nieuwe pomp is een duurzame en energiezuinigere oplossing voor shear-gevoelige, stroperige farmaceutische producten en nu al de beste in zijn klasse.

Nieuwe reactor maakt waterstofproductie goedkoper en duurzamer

Waterstof wordt een belangrijke energiedrager in de toekomstige circulaire economie. Daarom werkt TU Eindhoven aan een chemische reactor om duurzamere waterstof te maken.

Grensoverschrijdend multi-event in 3D Manufacturing-wereld

Vier organisaties uit de Benelux hebben het plan gesmeed om een nieuw concept in de 3D-productie aan de wereld voor te stellen: een week onderdompeling in de wereld van 3D-manufacturing.

Zonneauto als accu op wielen: ‘altijd en overal stroom’

Een vers kopje koffie tijdens het wildkamperen? Geen probleem! Stopcontacten zijn niet meer nodig als je een zonneauto hebt. Dat bewees het Solar Team Eindhoven met dit nieuwe model.

Regio’s presenteren duurzame toekomstvisie voor chemiesector

Vlaanderen, Nederland en Noordrijn-Westfalen presenteren trilaterale chemiestrategie, die inzet op innovatie en infrastructuur voor succesvolle energie- en klimaattransitie.

Soprema’s nieuwe productievestiging creëert lokale arbeidsplaatsen

De bouw van de nieuwe fabriek / distributiecentrum, een investering van 50 miljoen euro, startte in april vorig jaar en nadert zijn voltooiing en is positief voor de lokale werkgelegenheid.

Winnaars 3D Print Awards bekend gemaakt

Kamp C heeft de winnaars van de 3D Print Awards bekend gemaakt. Zowel professionele ontwerpers als studenten vallen in de prijzen. De winnende inzendingen worden later echt geprint.

IP67 Profinet switches van Helmholz

Budé Innovative Solutions heeft een unieke machine gebouwd voor in de ijsindustrie. Omdat ze veel technologie op een kleine footprint moeten integreren is er gekozen om de PROFINET deelnemers, die via M12 techniek worden aangesloten op de IP67 managed PROFINET switches van Helmholz en door de PI organisatie zijn gecertificeerd.

Partners