IM20192nl

Nummer 2 2019

MATERIAL DISTRICT 2019, NABESCHOUWING THE QUALIFY PROJECT HET HOOGSTE HOUTEN GEBOUW TER WERELD PIEZO-ELEKTRISCHE MATERIALEN ENTERPRISE EUROPE NETWORK METALLIC WOOD

INHOUD Innovatieve Materialen is een vaktijdschrift over ontwikkelingen op het gebied schrift gericht op de civieltechnische sector en bouw. Het bericht over ontwikvan duurzame, innovatieve materialen kelingen op het gebied van duurzame, inen/of de toepassing daarvan in bijzondenovatieve materialen en/of de toepassing re constructies. daarvan in bijzondere constructies.

Innovatieve Materialen werkt nauw samen met Stichting MaterialDesign Innovatieve Materialen is een uitgave van Civiele Techniek, onafhankelijk vaktijdUitgeverij schrift voor civieltechnisch SJP Uitgevers ingenieurs werkzaam in de grond-, weg- en waterbouw en verkeerstechniek.

Postbus 861 4200 AWopen Gorinchem De redactie staat voor bijdragen tel. (0183) 66 daartoe 08 08 contact van vakgenoten.

U kunt e-mail:opnemen info@innovatievematerialen.nl met de redactie. www.innovatievematerialen.nl

Hoofdredactie: Gerard van Nifterik

Uitgeverij

Advertenties

SJP Uitgevers Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl Postbus 861

4200 AW Gorinchem Een digitaal abonnement tel. (0183) 66 08 08in 2019 (6 uitgaven) kost € 39,50 (excl. BTW) e-mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl KIVI-leden en studenten: € 25,- (excl. BTW) Een papieren abonnement in 2019 kostRedactie: € 65,- (excl. BTW) Zie ook:Bureau www.innovatievematerialen.nl Schoonebeek vof Hoofdredactie: Niets uitGerard deze uitgave mag worden van Nifterik verveelvuldigd en of openbaar worden door middel van herdruk, fotokopie, microfilm of op welke wijze dan ook, zonderAdvertenties voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl

Innovatieve Materialen platform:

Een digitaal abonnement in 2016 ir. Fred Veer, Ir. Rob (6Dr.uitgaven) kost €prof.

25,00 (excl.Nijsse BTW) (Glass & Transparency Research Group, TU Delft), dr. Bert van Haastrecht prof. Wim Poelman, dr. Ton Zie(M2I), ook: www.innovatievematerialen.nl Hurkmans (MaterialDesign), prof.dr.ir.

Jos Brouwers, (Faculteit Bouwkunde, Leerstoel Bouwmaterialen, TU Niets uit deze uitgave mag worden Eindhoven), prof.dr.ir.

Jilt Sietsma, verveelvuldigd en of openbaar worden (4TU.HTM/ Werktuigbouwkunde, door middel van herdruk, fotokopie, miMaritieme Techniek Technische crofilm of op welke wijze&dan ook, zonder Materiaalwetenschappen, 3mE); prof.dr. voorafgaande schriftelijke toestemming Pim Groen, (SMART Materials Aerospace van de uitgever.

Engineering (AE) TU Delft/Holst Centre, TNO), Kris Binon (Flam3D), Guido Verhoeven (Bond voor Materialenkennis/ SIM Flanders, Prof. Dr. ir. Christian Louter Institut für Baukonstruktion Technische Universität Dresden ).

1Nieuws 10 Today’s materials for tomorrow’s innovations

Afgelopen maart vond het materiaalinnovatie-evenement voor R&D- en designprofessionals plaats: MaterialDistrict Rotterdam 2019. Een nabeschouwing.

24 Mjøstårnet, ‘s werelds hoogste houten gebouw staat in Noorwegen

De Mjøstårnet werd officieel op 15 maart 2019 geopend en was daarmee het hoogste houten gebouw ter wereld. Het gebouw met achttien verdiepingen, gelegen in Brumunddal, Noorwegen, is 85,4 meter hoog.

26 Smart Materials deel 2: Piëzo-elektrische materialen

Slimme materialen zijn overal, maar vaak onzichtbaar of gewoon niet herkend. Dit is het tweede artikel in een reeks van acht, waarin prof. Pim Groen de wereld van slimme materialen bespreekt; dit keer piëzo-elektrische materialen. Piëzo-elektriciteit is de elektrische lading die zich ophoopt in bepaalde vaste materialen als reactie op toegepaste mechanische vervorming/druk en vice versa.

34QUALIFY De maritieme industrie heeft groeiende interesse in de toepassing van composieten (vezelversterkte kunststoffen) voor toepassing in primaire constructies die traditioneel zijn gemaakt van staal, bijvoorbeeld voor de bouw van schepen. Staal en composiet kunnen met elkaar worden verbonden door middel van een lijm, waarbij een hybride (staal-composiet) verbinding ontstaat. Ondanks de vele voordelen van composiet- en hybride verbindingen, heeft het ontbreken van richtlijnen voor de toepassing en ontwerp de acceptatie door de maritieme industrie verhinderd. Het doel van het door de EU gefinancierde QUALIFY-project is om de toepassing van hybride constructies in een mariene omgeving te bevorderen.

37 Wat gebeurt er binnenin de rails?

Jaarlijks worden miljoenen euro’s uitgeven aan onderhoud om vermoeiingsscheuren te verwijderen voordat deze tot een catastrofale railbreuk leiden. Eén van de algemeen aangenomen oorzaken van vermoeiingsschade, die in het geval van spoorwegen Rolling Contact Fatigue (RCF) wordt genoemd, ligt in de veranderingen in de interne structuur van het staal die worden veroorzaakt tijdens het passeren van treinen: er vormen zich zogenaamde witte etslagen (WEL). De extreem hoge hardheid van de WEL’s wordt beschouwd als de oorsprong van de gevoeligheid voor breuk en scheurvorming tijdens de voortdurende belastingen door passerende treinwielen. Tot nu toe voorspellen de gangbare modellen, die worden gebruikt om het RCF-proces in rails te beschrijven, niet het optreden van de WEL, vanwege het feit dat de oorsprong en het karakter van de WEL nog onderwerp van wetenschap­pelijke discussie waren.

38 Metallic wood Stel je een plaat nikkel voor met nano-poriën die het net zo sterk maken als titanium, maar vier tot vijf keer lichter. Een team van onderzoekers, geleid door Penn Engineering (de universiteit van Pennsylvania) ontwikkelden een materiaal waarvan de poreuze structuur verantwoordelijk is voor de hoge sterkte-gewichtsratio en wat structuur betreft sterk op hout lijkt: zogenaamd ‘Metallic wood’.

40 Enterprise Europe Network Het Enterprise Europe Network (EEN) is een initiatief van de Europese Commissie dat ondernemers ondersteunt bij het zoeken van partners om te innoveren en ondernemen in het buitenland. Het Enterprise Europe Network bestaat uit meer dan 600 organisaties in ruim 60 landen en een enorme database op het gebied van materiaaltechnologiebedrijven. ‘A call for partnership.’

Omslag: Waterrimpel effect, pagina 18

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

NIEUWS

JEC Innovation Award (1)

Buigbare thermoplastische composietversterkingen voor beton Samen met SIREG (Arcore, Italië), de Universiteit van Miami en het National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) ontwikkelde het Franse Arkema (special chemicals) zogenaamde ‘Bendable thermoplastische composietversterkingen voor beton’, wat de eerste prijs opleverde van de JEC Innovation Award1 (categorie ‘Construction’), uitgereikt op 13 maart 2019.

Arkema ontving de prijs voor een glasvezel-composietwapening voor beton- en composietkabels voor voorgespannen beton, gemaakt met het zogenaamde Elium-hars. Elium is een gepatenteerde technologie van Arkema.

Deze producten worden gemaakt van glasvezel en Elium thermoplastische hars door middel van pultrusie met standaard apparatuur. De composietproducten roesten of corroderen niet.

Bovendien kunnen op Elium gebaseerde wapeningsstaven en kabels worden verwarmd en dan gemakkelijk worden gevormd of gebogen, waardoor kan worden bespaard op staven met aangepaste vormen. Volgens Arkema

zullen deze glasvezelversterkte staven voor gewapend beton de conventionele metalen staven kunnen vervangen, met het extra voordeel de corrosiebestendigheid. Dat laatste is met name interessant in constructies die worden blootgesteld,

aan ruwe omgevingen zoals maritieme toepassingen. Bovendien hebben de op Elium gebaseerde composiet-wapeningsstaven volgens Arkema een aanzienlijk voordeel ten opzichte van de stijve thermohardende composiet wapeningsstaven die al in bepaalde constructies worden gebruikt. Ze kunnen namelijk worden ‘gebogen’ door thermovormen, zodat ze perfect geschikt gemaakt kunnen worden voor toepassing in complexe structuren.

Meer bij Arkema>

1 Elk jaar beloont JEC (Journées Européennes des Composites) de beste en meest ingenieuze projecten op het gebied van composiettechnologie. De JEC Innovation Awards worden uitgereikt tijdens de jaarlijkse JEC World Conference, dit jaar op 13 maart in Parijs.

1 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

NIEUWS

JEC Innovation Award (2)

3D-printen met continue vezels

Continuous Composites (VS) was een van de winnaars van de JEC Innovation Award 2019. Het bedrijf kreeg de award in de categorie 3D-printen voor haar Continuous Fibre 3D Printing (CF3D)-

proces. CF3D combineert composietmaterialen met 3D-printen tot een matrijsen autoclaafloos proces. Het resultaat is een drastische verlaging van zowel de kosten als de doorlooptijden.

De gepatenteerde CF3D-technologie is volgens de JEC-jury een revolutionair composietproductieproces. In plaats van dure prepreg-vezels, worden in de printkop hoogwaardige continue vezels geïmpregneerd met een snel uithardende thermoharder. De printkop is bevestigd op een industriële robotarm die wordt bestuurd door de CF3D-software van het bedrijf.

Als de volledig geïmpregneerde vezel uit de printkop wordt getrokken, wordt een hoge intensiteit energiebron (UV, hoge temperatuur) op de dan nog natte vezel gericht. Daardoor hardt de vezel onmiddellijk uit waardoor er een vaste composietstructuur ontstaat.

Omdat de vezel meteen uithardt, heeft het CF3D-proces geen mallen of ander dragermateriaal nodig.

Volgens Continuous Composites is CF3D niet beperkt tot het stapelen van 2D-laminaten in het platte vlak, maar kan het evengoed vezels in de Z-richting ‘printen’.

2 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

NIEUWS Lagere kosten

Het gepatenteerde CF3D-proces vermindert volgens de producent intensief handwerk en maakt dure autoclaven en ovens overbodig, waardoor de kosten voor de productie van composiet onderdelen verder worden verlaagd.

Aangezien CF3D droge vezels gebruikt die in-situ worden impregneerd, zijn de materiaalkosten volgens Continuous Composites veel (meer dan vijftig keer) lager dan die van prepregs, zoals die gewoonlijk worden gebruikt in traditionele composietproductie.

Het bekroonde project was een ontwikkeling van Continuous Composites (VS) in samenwerking met Air Force Research Lab (VS), FCA Comau (VS), Lockheed Martin (VS) en Siemens (VS).

Meer bij Continuous Composites>

Video

JEC Innovation Award (3)

Bio4self: Zelfversterkte PLA-composieten Het project Zelfversterkte PLA-composieten (Bio4self) heeft in maart de JEC Innovation Sustainability Award 2019 gewonnen. Bio4self is een Europees programma dat zich richt op de ontwikkeling van volledig biobased zelfversterkte polymeercomposieten (SRPC), gemaakt op basis van polymelkzuur (PLA).

Afgezien van enkele medische toepassingen wordt PLA relatief weinig toegepast.

Bio4self is bedoeld om voor PLA de weg naar nieuwe toepassingen te openen, zoals onderdelen voor auto- en huishoudelijke apparaten. Bio4self wil dat doen

door twee soorten PLA te combineren tot zogenaamde zelfversterkte PLA-composieten (PLA SRPC).

De productie van SRPC’s vraagt om twee verschillende PLA-kwaliteiten: een PLA met lage smelttemperatuur, nodig voor de vorming van de matrix en een PLA met een ultra-hoge stijfheid en hoge smelttemperatuur, nodig voor de vorming van de versterkende vezels. Binnen het project werden twee PLA-kwaliteiten geselecteerd, met een smelttemperatuurverschil van ongeveer 20 °C, wat voldoende bandbreedte betekende in de

verwerkingstemperatuur.

Het Bio4self-programma lijkt inmiddels verschillende uitdagingen met betrekking tot de productie van PLA SRPC te hebben overwonnen, zoals de ontwikkeling van een water/vochtbestendige PLA; de smeltextrusie van PLA-vezels met ultrahoge stijfheid; ontwikkeling van fabricageprocessen voor een optimaal presterend SRPC-materiaal en uiteindelijk zelfs opschaling van het proces tot industriëel niveau. Dat alles met resultaat dat de door Bio4self ontwikkelde PLA SRPC eigenschappen heeft die

3 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

NIEUWS vergelijkbaar zijn met die van de huidige commerciële vezelversterkte polypropyleen (PP)-composieten. PLA SRPC heeft daarnaast echter het voordeel dat het wordt gemaakt van hernieuwbare plantaardige grondstoffen, zoals maiszetmeel of suiker(riet).

Het Bio4self programma loopt af op 31 augustus 2019.

‘Zelfversterkte PLA-composieten’ is een project van vijftien samenwerkende partijen, waaronder de Technische Universiteit van Denemarken, Centexbel (België), Comfil (Denemarken) en het Fraunhofer-Gesellschaft (Duitsland). https://www.bio4self.eu

Langste betonnen 3D-geprinte voetgangersbrug ter wereld Rijkswaterstaat wil naar eigen zeggen ervaring opdoen met de mogelijkheden die 3D-printen biedt voor duurzame en circulaire projecten. Samen met ontwerper Michiel van der Kley is een voetgangersbrug ontwikkeld, die in de zomer van 2019 wordt geplaatst in Nijmegen. Het onderzoek naar de constructieve veiligheid van de 3D-geprinte brug gebeurt op de TU Eindhoven. De voetgangersbrug heeft een overspanning van 28,5 m en een breedte van 3,6 m en zal in delen worden geprint. Deze delen worden vervolgens op locatie in elkaar gezet. De brug komt in plaats van een verouderde houten brug in de Nijmeegse Geologenstrook in de wijk Zwanenveld van stadsdeel Dukenburg. Volgens planning wordt de 3D-geprinte brug in de zomer van 2019 geplaatst.

Meer bij RWS>

4 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

NIEUWS

Schoenen die zichzelf repareren In plaats van kapotte laarzen of gebarsten speelgoed weg te gooien, kunnen ze zichzelf ook repareren. Onderzoekers van de Viterbi School of Engineering van de University of Southern California hebben een 3D-geprint rubberen materiaal ontwikkeld die dat kan. Universitair docent Qiming Wang en de Viterbi-studenten Kunhao Yu, An Xin en Haixu Du en assistent-professor Ying Li van de University of Connecticut, hebben een nieuw materiaal gemaakt dat zichzelf kan herstellen als het breekt of kapot gaat. Dit materiaal zou interessant zijn voor allerlei toepassingen, van schoenen en banden tot zachte robotica.

Het materiaal wordt gemaakt met behulp van een 3D-printmethode op basis van fotopolymerisatie. Dit proces gebruikt licht om een vloeibare hars in een gewenste vorm of geometrie te laten stollen. Met de door hen ontwikkelde methode kunnen ze in vijf seconden een vierkant van 17,5 millimeter printen en een complete zelfherstellende objecten in ongeveer 20 minuten. In hun onderzoek, gepubliceerd in NPG Asia Materials, demonstreren ze het zelfherstellend vermogen van hun materiaal voor een

reeks producten, waaronder een schoenzool, een zachte robot, een composiet en zelfs een elektronische sensor. Voor het herstelproces is wel warmte nodig.

Nadat het materiaal in tweeÍn was gesneden, herstelde het materiaal zich bij 60 °C in slechts twee uur volledig, met behoud van hun sterkte en functie. De reparatietijd kan worden versneld door de temperatuur te verhogen.

Nu ze een 3D-geprint zacht materiaal hebben gemaakt, willen de onderzoekers een hele reeks zelfherstelbare materialen ontwikkelen, met een hele range aan stijfheden, van het huidige zachte rubber tot hard kunststof/composiet materiaal.

Meer bij Viterbi School of Engineering> Het volledige rapport is online>

Illustratie: An xin en kunhao yu

5 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MAKE IT MATTER

MAKE IT MATTER De rubriek MAKE IT MATTER wordt in samenwerking met MaterialDistrict (MaterialDistrict.com) samengesteld. In deze rubriek worden opvallende, en/of interessante ontwikkelingen en innovatieve materialen uitgelicht.

Pressure stool & bench Tim Teven maakt gebruik van materiaalvervorming onder extreme druk als instrument voor design. Met behulp van verschillende zelf gemaakte gereedschappen en technieken, weet Tim de vervorming precies te controleren en te vertalen naar zowel techniek als esthetiek. Door een patroon in aluminiumplaten te drukken, wordt het materiaal bovendien erg sterk.

Dat maakt het mogelijk om meubels te maken met slechts 2 mm dikke aluminiumplaten wat resulteerde in lichtgewicht krukken en banken.

Meer bij MaterialDistrict>

Zonnepaneel-gordijn Solgami is een origami-gordijn die zonne-energie opwekt. Het zonnepaneel-gordijn werd ontwikkeld door Ben Berwick, van architectuur-startup Prevalent. De jaloezieën zijn bedoeld voor stedelijke gebieden, met name daar waar geen daken voor zonnepanelen beschikbaar zijn. De zonwering bestaat uit een platte structuur die in drie dimensies is gevouwen. De jaloezieën combineren dunne-laag zonnecellen met reflecterende, geleidende inkt, gedrukt op een transparant polymeersubstraat.

Eenmaal bedrukt, wordt het in de vorm van een harmonica gevouwen.

Meer bij MaterialDistrict>

Chitine-bioplastic Vier ontwerpers va het The Royal College of Art & Imperial College London ontwikkelden een nieuw productieproces waarmee afval van schaaldieren kan worden omgezet in een biologisch afbreekbaar bioplastic. Het project gebruikte chitine, ‘s werelds op een na meest voorkomende biopolymeer, dat onder andere wordt aangetroffen in insecten, schaaldieren en schimmels. Chitine wordt eerst via chemische weg uit het bronmateriaal gehaald en omgezet in chitosan, waar dan weer plastic van wordt gemaakt.

Meer bij MaterialDistrict>

6 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MAKE IT MATTER 3D-geprinte Living Seawall Autofabrikant Volvo en het Sydney Institute of Marine Science and Reef Design Lab hebben een 3D-geprinte ‘zeekademuur’ ontwikkeld, geïnspireerd op de Australische mangrove. De zogenoemde Living Seawall bestaat uit vijftig tegels die de onderwaterstructuur van mangrovebomen nabootsen en speciaal is ontworpen om zee-organismen te huisvesten. De tegels zijn gemaakt met 3D-geprinte mallen, waarin beton is gegoten.

Het beton is gemaakt met vezels van 100 procent gerecyceld plastic.

Meer bij MaterialDistrict>

‘Red mud’-keramiek Een groep ontwerpers van het Royal College of Art ontwierp keramische werkstukken gemaakt van ‘red mud’ (bauxiet residu), een bijproduct van de aluminiumproductie. Samen met de KU Leuven en het Imperial College London onderzocht het team de mogelijkheden van het materiaal, zowel in de rol van keramisch bouwmateriaal als van een geopolymeer. Aan de hand van honderden testen ontwikkelden ze hun eigen vormen, glazuren en zelfs beton, allemaal gemaakt met het red mud-materiaal.

Meer bij MaterialDistrict>

Valchromat gekleurde MDF Valchromat gekleurde MDF is eigenlijk geen MDF. Volgens het bedrijf Valchromat gaat het om een evolutie van MDF. De meerwaarde van Valchromat komt niet alleen uit de kleur, maar ook uit de samenstelling en het productieproces. Het is een door en door gekleurd, flexibel houtvezelpaneel, waarvan de vezels individueel zijn gekleurd, geïmpregneerd met organische pigmenten en aan elkaar zijn gehecht met een speciale hars die Valchromat zijn fysische en mechanische eigenschappen geeft.

Meer bij MaterialDistrict>

TMF Valencia gerecycled glas Al meer dan 25 jaar is UCI Union Ceramics International B.V. specialist in de productie en distributie van mozaïektegelproducten van glas en porselein. Er zijn verschillende collecties mozaïektegels, zoals Valencia: een zeshoekig mozaïek gebaseerd op gerecyceld glas en aangeboden in een mix van een glanzend en mat oppervlak.

Meer bij MaterialDistrict>

7 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

NIEUWS

Vakbeurs en congres

EUROFINISH+MATERIALS 2019 De centrale ontmoetingsplek in de Benelux met alle aspecten voor een goed en duurzaam eindproduct  15 en 16 mei 2019  Brabanthal, Leuven (België)

Highlights: • Focus op materiaalkeuze, karakterisatie, verbindingstechnieken en oppervlaktebehandeling • Uitgebreid congresprogramma en meet&match event • Demonstraties en innovaties

ratis Registreer u voor een g nish.be bezoek op www.eurofi of www.materials.nl 8 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Organisatie:

NIEUWS

HĂŠt expertisecentrum voor materiaalkarakterisering.

Integer, onafhankelijk, objectief onderzoek en advies. ISO 17025 geaccrediteerd.

Wij helpen u graag verder met onderzoek en analyse van uw innovatieve materialen.

Bel ons op 026 3845600 of mail info@tcki.nl www.tcki.nl

TCKI adv A5 [ZS-185x124] Chemische analyse 14.indd 1

09-05-17 13:19

International edition Innovative Materials, the international version of the Dutch magazine Innovatieve Materialen, is now available in English. Innovative Materials is a digital, independent magazine about material innovation in the fields of engineering, construction (buildings, infrastructure and industrial) and industrial design.

Innovative Materials is published in a digital format, although there is a printed edition with a small circulation. Digital, because interactive information is attached in the form of articles, papers, videos and links to expand the information available. www. innovatievematerialen.nl info@innovatievematerialen.nl

9 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

MaterialDistrict Rotterdam 2019:

Today’s materials for tomorrow’s innovations Dinsdag 12 tot en met donderdag 14 maart vond het materiaalinnovatie-evenement voor R&D- en designprofessionals plaats: MaterialDistrict Rotterdam 2019. In combinatie met een inhoudelijk programma, bestaande uit 50 lezingen van materiaalexperts, 140 exposanten, 100+ grote tentoonstellingsstukken en 200 innovatieve materialen, was deze editie volgens organisator MaterialDistrict (voorheen Materia) een succes.

Voor het eerst vond het evenement plaats onder de nieuwe naam, MaterialDistrict Rotterdam (voorheen

10 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Material Xperience), met nog meer innovaties dan voorgaande jaren. Meer dan 7.500 R&D- en designprofessionals uit de werelden van Architecture, Interiors, Textiles & Fabrics, Products, Urban & Landscapes en Print & Sign vonden hun weg naar het event. Daarnaast gaven 50 materiaalexperts tijdens hun lezingen hun visie op de toekomst van materialen binnen hun sector.

Op pagina 13 - 23 een selectie van het aanbod tijdens de MaterialDistrict Rotterdam 2019

MaterialDistrict Rotterdam 2020 vindt plaats van 10 - 12 maart 2020 in Rotterdam Ahoy>

Material District Rotterdam aftermovie

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Industrial craft table Industrial Craft Table O2 van Charlotte Kidger is onderdeel van een bredere verzameling objecten en functioneel meubilair, allemaal gemaakt van afgedankt polyurethaanschuimstof en -hars. Dit nieuwe composietmateriaal werd ontwikkeld na onderzoek naar nieuwe methodes om plastic afval van CNC-fabricagebedrijven te hergebruiken.

Aan de hand van experimenten werd uiteindelijk een veelzijdig materiaal ontwikkeld dat koud in verschillende vormen kon worden gegoten. Het materiaal blijkt uitstekend geschikt voor objecten tussen kunst en design, vorm en functie.

Natuurlijke defecten die ontstaan tijdens het gietproces, zorgen ervoor dat elk stuk uniek is en enigszins op maat gemaakt lijkt te zijn.

Meer op www.charlottekidger.com>

Glasvezel gewapend betonnen gevel met LED aders Voor Bulgari’s flagship store in Kuala Lumpur ontwierp architectenbureau MVRDV, in samenwerking met de Technische Universiteit Delft en Tensoforma, een innovatieve gevel gemaakt van glasvezelversterkt beton, dat ‘s nachts een ‘elektrisch’ effect geeft. Om de façade te maken, werd glasvezelbeton (GRC) volgens een patroon gesneden, gevuld met hars en verlicht door amberkleurig LED-licht. Een roestvrijstalen plaat fungeert als basis voor de hars, met paneelvoegen verborgen en geïntegreerd in het patroon van de aderen. De verlichte scheuren geven de illusie glinsterende gouden aderen te hebben.

Meer bij MaterialDistrict>

11 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Coastal furniture De zitting van de fauteuil is gemaakt van 100 procent biologisch afbreekbaar composietmateriaal ontwikkeld door de Deense ontwerper Nikolaj Thrane. Het materiaal bestaat uit zeegras en carrageen. Er waren volgens de website van Thrane drie belangrijke drijfveren voor de ontwikkeling van het materiaal: duurzaamheid, esthetiek en de bijzondere textuur van zeewier. In dat verband zijn de zeewierdaken op het Deense eiland LÌsø de belangrijkste inspiratiebronbron geweest. Zeegras groeit van nature dichtbij de kustlijn en kan eenvoudig worden verzameld als het is aangespoeld. Carrageen is een polysacharide complex dat wordt gewonnen uit bepaalde rode algen. Het materiaal van Thrane wordt gemaakt door carrageen, zeegras en water te mengen, vervolgens op een mal te leggen en in een speciale oven te drogen. Daarbij verdampt het water en krimpt het materiaal tot ongeveer een kwart van de oorspronkelijke dikte, wat overeenkomt met ongeveer 10 mm. Dit materiaal bestaat volledig uit zeewier en is daarom 100 procent biologisch afbreekbaar.

Meer op www.nikolajthrane.dk>

12 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Rietpanelen Akoestische rietelementen van Hiss reet (Bad Oldesloe, Duitsland) bestaan uit een basisplaat waarop de natuurlijke rietpijpjes met speciaal schuim zijn vastgemaakt. De handgemaakte elementen kunnen worden gebruikt als wand- en/ of plafondpanelen voor het individuele ontwerp van werkplekken, bedrijfsruimten en winkels. Ze zijn ook toepasbaar in woonhuizen. De modules kunnen zonder veel moeite worden geïnstalleerd dankzij een plug-in systeem. Een studie van de Universiteit van Lübeck toonde aan dat de akoestische plafondelementen de geluidsabsorptieklasse C (‘sterk absorberend’) bereikt op de schaal van A tot E volgens de DIN-norm EN ISO 11654.

Meer op www.hiss-reet.de>

Metadecor metalen gevels Metadecor produceert opvallende metalen gevels. Metadecor heeft verschillende productsoorten, waaronder MD Formatura, metalen panelen waarin een patroon is gestanst. De figuren die hierdoor ontstaan, worden gebruikt om licht te vangen, schaduw te werpen en diepte te scheppen. Het patroon kan bestaan uit een vierkante, ronde, driehoekige, zeshoekige of vrije vormen. Het bedrijf maakt MD Formatura uit aluminium, staal en corten-staal (een staallegering).

MD Formatura kan worden afgewerkt door poedercoaten, anodiseren of verzinken en zelfs printen. Zo worden panelen beschermd tegen corrosie, slijtage of chemische aantasting. En uiteraard bepaalt de oppervlaktebehandeling ook het uiteindelijke beeld van een gevel.

Meer op www.metadecor.nl>

13 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Mycelium products Het bedrijf Krown-design products maakt uiteenlopende producten van schimmel mycelium. Mycelium is het wortelnetwerk van schimmels. Dit materiaal fungeert als een natuurlijk bindmiddel dat biomaterialen (zoals hennepkaf, mais- en vlasstengels) bij elkaar houdt.

Om het product vorm te geven, maakt Krown gebruik van 3D-geprinte herbruikbare mallen en een hernieuwbaar biopolymeer. Eerst worden deze mallen gevuld met (lokaal) landbouwafval, een beetje water en mycelium dat door te groeien het geheel samenbindt. Binnen een week is het myceliummateriaal klaar. Zodra het volgroeid en gedroogd is, verandert het in een structureel, stabiel en hernieuwbaar product. Daarna kunnen de mallen worden versnipperd en opnieuw tot mallen worden geprint.

Krown-designproducten zijn te vinden in interieurs en verpakkingen en in bouwen constructieproducten.

Meer op www.krown.bio>

14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Tectan Board

Tectan-board is een spaanplaatachtig materiaal gemaakt van drankkartons, (zowel oude verpakkingen als productie-afval) en gebruikte dozen. De drankkartons bestaan uit verschillende lagen karton, polyetheen en aluminium. In het productieproces van het board smelt het polyethyleen en werkt het als een lijm om het materiaal bij elkaar te houden.

Tectan-board is verkrijgbaar in drie soorten. De originele versie wordt geproduceerd van de complete verpakking waarvan dan een kleurrijk plaatmateriaal wordt gemaakt. De tweede variant wordt gemaakt van het gerecyclede verpakkingskarton, waaruit het aluminium met een recyclingproces is verwijderd. Bij de derde soort wordt het aluminium juist hergebruikt om een glanzend plaatmateriaal te maken.

Meer bij MaterialDistrict>

15 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Rinjani envi contura antique

Nature at home GeĂŻnspireerd door de natuur en met aandacht voor natuurlijke vormen en structuren ontwerpt en maakt Nature at home (Roosendaal) duurzame interieurdecoraties uit restmaterialen. Het gaat om wandpanelen en wanddecoraties die worden vervaardigd van de meest uiteenlopende natuurlijke materialen: hout, schors, kokosnoot, schelp, mossel, Himalayazout en zelfs mos. Dat levert een opvallend gevarieerde collectie op van natuurlijke materialen.

Meer op www.natureathome.eu/nl>

16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Boven: Tongkonan-coco-evo-bliss-aqua-natural Onder: Dutch Dyke wandpaneel

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Eeuwenhout De passie van Antoine Verhofstede voor hout begon met een reis door Amerika toen hij stuitte op oude en verlaten houten schuren en gebouwen. Ze staan ‘in the middle of nowhere’, als stille getuigen van vergane bedrijvigheid. Ooit werden ze gebouwd met hout van bomen uit de directe omgeving : verschillende houtsoorten, meestal meer dan honderd jaar oud. Nu trotseren ze nog steeds weer en wind, maar hebben geen enkele functie meer. Hier en daar worden deze ‘barns’ ontmanteld en het hout hergebruikt door de lokale boeren. Daar haalde Antoine Verhofstede het idee om de beste partijen hout een nieuwe bestemming te geven in exclusieve Europese interieurs. Dat betekende de start van ‘Eeuwenhout’.

En nu is hij wereldwijd op zoek naar oude schuren, huizen en fabriekspanden waar houten balken, planken en palen reeds langer dan een eeuw hun deugdelijkheid bewezen in hoofdzakelijk authentieke Amerikaanse ‘barns’. Volgens de website van Eeuwenhout zorgen de afmetingen, duurzaamheid en stabiliteit samen met hun doorleefde uiterlijk voor een esthetisch uniek materiaal.

Meer op www.eeuwenhout.be>

Vezelversterkt 3D-printen PolyProducts (Werkendam) beschikt sinds kort over de grootste CFAM-machine ter wereld (Continuous Fibre Additive Manufacturing). De nieuwe 3D-printer maakt niet alleen grote werkstukken, maar print ze ook met vezelversterkt kunststof.

Volgens PolyProducts kunnen daarmee sterke vezelversterkte gevels worden geprint, maar ook luifels, bruggen, tuinmeubilair, sculpturen, interieuronderdelen en kunstvoorwerpen.

Met een machinebed van circa 4 x 2 m en een printhoogte van circa 1,5 m kan PolyProducts zeer grote en sterke producten, inzetstukken en complete mallen voor composietproducten vervaardigen van PET, PP en zelf PEEK, een high-end engineering kunststof. Met de CFAM-techniek kan dus zelfs glas- of koolstofvezel worden mee geprint .

De machine is op maat gemaakt en zal worden ingezet in combinatie met een freesmachine voor het nabewerken van de geprinte vormen en producten.

Meer bij Polyproducts>

17 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Waterrimpel effect

Deze panelen zijn gemaakt van roestvast staal en messing, beide met een waterrimpeleffect en ontworpen door Empirex voor binnen en buiten, zoals voor (vlies)gevels, plafonds, meubels, enz. De panelen geven een sterk idee van rimpels in water en worden gemaakt met een maximale breedte van 1500 mm en een lengte tot 4000 mm. Ze zijn geschikt voor lasersnijden, buigen en sleufvormen.

Sinds 2000 heeft Empirex zich gespecialiseerd in innovatieve oppervlaktetechnologie. Empirex begon met het ontwikkelen en leveren van speciale coatings, in de eerste plaats voor de automobielindustrie, maar ging later ook werken met en voor architecten en industriĂŤle ontwerpers. Onlangs breidde het bedrijf haar oeuvre uit in de richting van de markt voor interieurontwerp. Door voortdurend onderzoek en ontwikkeling zegt het bedrijf door te willen gaan met het ontwikkelen van nieuwe producten en het verbeteren van bestaande technologieĂŤn.

Meer op www.empirex.nl>

18 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Butong Bubble beton Het Zweedse bedrijf Butong presenteerde tijdens de MaterialDistrict haar Bubble beton. Butong-bubbelbetonpanelen worden gemaakt door twee ‘gebubbelde’ mallen samen te drukken.

Op deze manier ontstaat een materiaal met regelmatige holtes en een min of meer lichtfilterende eigenschappen.

De manier waarop de mallen worden samengebracht bepaalt het filtereffect van het paneel. De panelen hebben aan beide kanten gaten dan wel holtes in een zeshoekig patroon. De cellen van de twee kanten van de matrix zijn verbonden, waardoor het paneel zijn uniforme dikte behoudt. In zijn half-harde toestand kunnen panelen gemakkelijk worden vervormd of op maat worden gesneden. De panelen zijn geschikt voor architectonische en interieurtoepassing, zoals plafonds of voor verticale tuinen, of kunnen worden gebruikt om objecten zoals lampenkappen te maken. De gaten kunnen worden gevuld met verschillende kleuren beton, glas of opengelaten, afhankelijk van de gestelde eisen.

Door toevoeging van titaniumoxide in het vloeibare beton, verwijdert het

paneel bovendien stikstofoxiden uit de lucht.

De panelen hebben een dichtheid van 10 - 20 kg/m², afhankelijk van de gewenste transparantie en sterkte. Butong-panelen hebben geen gelimiteerde omvang. Grotere panelen zijn mogelijk,

maar moeten dan ter plaatse worden gemaakt en zullen daarom duurder zijn.

Paneeldiepten variëren afhankelijk van de matrix en gewenste doorschijnendheid en sterkte.

Meer op https://butong.eu>

19 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

Foto boven: BAUX.se

BAUX Het Zweedse bedrijf BAUX is opgericht in de overtuiging dat bouwmaterialen duurzaam, verrassend functioneel en opmerkelijk mooi moeten zijn. BAUX ontwerpt, produceert en verkoopt functionele bouwmaterialen die volgens de onderneming voldoen aan de hedendaagse verwachtingen van architecten, ingenieurs en bouwers - zonder afbreuk te doen aan toekomstige veiligheids- en milieunormen. In de afgelopen eeuw zijn fossiel-gebaseerde materialen zo’n beetje de norm geworden voor akoestische producten voor interieurontwerpen bouwindustrie. Maar volgens BAUX is het tijd voor een nieuw soort duurzaam materiaal. Daarom ontwikkelden ze verschillende BAUX-producten, zoals zogenaamde pulppanelen (een papierachtig materiaal van houtvezels en natuurlijke, biobased grondstoffen) en diverse producten op basis van houtwol. Zoals BAUX Acoustic Wood Wool, een milieuvriendelijk, recyclebaar materiaal gemaakt van houtwol, cement en water.

De combinatie van deze natuurlijke componenten zorgen voor speciale functionele eigenschappen. De open materiaalstructuur vermindert volgens BAUX geluidsreflecties en maakt de panelen goede geluidadsorbers.

Meer op www.baux.se>

20 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

MATERIAL DISTRICT ROTTERDAM 2019

The Coolest White The Coolest White van UNS studio heeft tot doel onze steden te koelen. Het gaat om een coatingsysteem, dat wordt ontwikkeld in samenwerking met de Zwitserse verfspecialist Monopol Colors, met een zeer hoge ‘total solar reflectance’ (TSR), die ervoor zorgt dat het substraat minder warm wordt en minder warmte afgeeft.

Het idee is dat klimaatverandering veel invloed op de gevel zal hebben en tot schade kan leiden. Ontwerpen met de toekomst in het achterhoofd betekent dat gebouwen beter bestand moeten zijn tegen klimaatverandering en milieu-invloeden. Daarom is het nodig om nieuwe manieren van ontwerpen en nieuwe materialen te ontwikkelen.

Verf bijvoorbeeld. Volgens de website van UNS studios, is het Coolest White

verfsysteem ten minste 2,5 keer sterker dan een standaard polyestercoating en is daarom de perfecte bescherming voor een metalen gevel. Er zijn dus minstens twee voordelen: de warmtebelasting verminderen en het gebouw klimaatbestendiger maken.

Meer op www.unstudio.com>

Video

21 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

EUROFINISH + MATERIALS 2019

EUROFINISH + MATERIALS 2019 Van materiaalkeuze tot gerealiseerd product Meer dan 120 exposanten hebben zich inmiddels aangemeld voor EUROFINISH+MATERIALS 2019 in de Branbanthal in Leuven. Maar EF+MAT is meer dan een hal met beursstands.

De organisatie ziet meerwaarde voor de exposant en bezoeker in de combinatie van innovatieve demo’s, een uitgebreid seminarieprogramma, side events, netwerkmogelijkheden, zoals de internationale Meet&Match, de ‘Ask a Pro’-formule en natuurlijk de inspirerende sfeer van een tweedaags evenement in de innovatieve onderzoeks- en hightech-regio Leuven.

Demo’s en innovatie

Welke exposanten zijn aanwezig op EF+MAT2019?

Voorbeelden van demonstraties en innovaties:

De actuele lijst met exposanten is te raadplegen op de website van EF+MAT2019. Deze bedrijven, kennisinstellingen en andere organisaties zijn actief als:

• Materiaaldeskundigen • (Design)softwareleveranciers • Oppervlaktebehandelaars: van de voorbehandeling, con• • • • • • •

versielagen tot metallische en organische deklagen en dit via diverse procedés Leveranciers van chemie, verf, poeders, lijmen en hulpstoffen Leveranciers van (meet-)apparatuur tot complete (coating) installaties Leveranciers van analyseapparatuur Leveranciers van milieutechnologie, energie en veiligheid Studiebureaus, expertisebureaus en onderzoekscentra Lijmdeskundigen Deskundigen en leveranciers van mechanische verbindingen

22 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Een volledig overzicht van de noviteiten van de exposanten, is terug te vinden in de exposantenlijst op de website.

Behalve de beursvloer zijn er nog twee locaties waar exposanten, alleen of samen met andere exposanten, demonstraties tonen. In de live demo’s zullen alle stappen in de keten te zien zijn. Het is de bedoeling dat verschillende expertises en diverse technieken aan bod komen in clusters op verschillende locaties binnen de hal.

AD CHEMICALS BV: Chroom(VI)-vrij voorbehandelen

• OXYPLAST BELGIUM NV: Protech-Oxyplast bewezen poe-

dercoating ‘ANTISLIP’: garantie op veiligheid en zekerheid

• HELMUT FISCHER MEETTECHNIEK BV: MMS® INSPECTION, FISCHER's nieuwe productlijn voor corrosietoepassingen

• MVT: Grootste nikkelbaden Benelux • KONICA MINOLTA SENSING EUROPE: Rhopoint TAMS™ (Total Appearance Measurement System)

• KLUTHE BENELUX BV: Lage temperatuur zinkfosfateren met Decorrdal LT-serie; energie- en kostenbesparend

• CHEMSTREAM: live demo 3D Inkjet printer • HARTECH: live demo materiaalbeproeving van 3D-geprinte objecten

Programma lezingen en side events

Er komen nog elke dag lezingen bij in het programma. Een actueel overzicht is te bekijken op de website van Materials.

EUROFINISH + MATERIALS 2019 Een greep uit het lezingenaanbod: • Optimising gas and liquid flows with computational fluid • • • • • • • • • • •

dynamics Els Nagels/InsPyro Het testen van 3D-geprinte componenten Benjamin Denayer/Sirris Overview on energy efficiency in painting technology Oliver Tiedje/Fraunhofer IPA Tailored analytical services via hyphenated techniques for innovative materials and coatings Wouter Marchal - Uhasselt-IMO-IMOMEC PreCoat, een andere kijk op oppervlaktepreparatie voorafgaand aan het coatingproces Roland van Meer/Ad Chemicals Sustainable polymers: a myriad of circular opportunities Jan Willem Slijkoord/Sustainable Polymer Innovation Cluster

Onderwerpen die worden belicht: Testen van 3D-geprinte componenten

• Materiaalontwikkelingen voor een duurzame energietransitie

• Optimising gas and liquid flows with computational fluid

Praktische info over EF+MAT2019 • Locatie: Brabanthal, Brabantlaan 1, 3001 Leuven, België • Data en openingsuren: 15 en 16 mei 2019, van 10.00 tot 18.00 uur

• Toegangsprijs: gratis na registratie • Contact: via de websites

www.eurofinish.be of www.materials.nl

• Organisatie: VOM en Mikrocentrum • Foto’s en visuals

Wat is EUROFINISH+MATERIALS 2019?

De vakbeurs EF+MAT2019 is de BeNe-beurs die ontstaan is uit het samengaan van twee bestaande succesvolle beurzen: Materials (gespecialiseerd in materialen en materiaalinnovatie), georganiseerd door Mikrocentrum, in Nederland en Eurofinish (gespecialiseerd in oppervlaktebehandeling van materialen), georganiseerd door VOM, in België. Door de twee beurzen samen te brengen op één plaats, slaagt EF+MAT2019 erin om de bezoeker het volledige traject naar een kwalitatief eindproduct te tonen.

dynamics

• PreCoat, een andere kijk op oppervlaktepreparatie voorafgaand aan het coatingproces

• Tailored analytical services via hyphenated techniques for • • • • • • • • • • • • •

innovative materials and coatings @ UHasselt - IMO-IMOMEC Lijmen en oppervlaktebehandeling: een verstandshuwelijk Verouderingstesten op lijmverbindingen Adhesion of UV-Curable Inks and Coatings Surface treatment with atmospheric plasma technology Sustainable polymers: a myriad of circular opportunities Post process, where to start Overview on energy efficiency in painting technology Development of 18Ni maraging steel to optimize the very high cycle fatigue properties Digitale 3D meetmicroscopie Het meten van chemisch nikkel coatings, hoe doe je dat?

Elemental analysis of Metals - XRF or spark OES? Unique Force & Torque Measurement Testers Can Save Time and Money Coatings Technology for Fiber Reinforced Polymer Materials

De beursorganisatie geeft ook ruimte aan organisaties die een side event willen organiseren. Zo zal ATIPIC, de Belgische Vereniging der Technici van de Verf- en Aanverwante Industrieën, samen met VOM een technische namiddag over Metal Protection organiseren.

Internationale Meet&Match

Samen met Enterprise Europe Network organiseert EUROFINISH+MATERIALS een Meet & Match. In een 30 minuten durende speeddate ontmoeten de deelnemers nieuwe contacten en breiden ze hun bestaande netwerk uit. Geïnteresseerden kunnen zich aanmelden via de Meet&Match-link.

23 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Het hoogste houten gebouw ter wereld staat in Noorwegen

Mjøstårnet

De Mjøstårnet werd officieel op 15 maart 2019 geopend en was daarmee het hoogste houten gebouw ter wereld. Het gebouw met achttien verdiepingen, gelegen in Brumunddal, Noorwegen, is 85,4 meter hoog. Het gebouw bevat een hotel, appartementen en kantoorruimten. Het gebouw werd ontworpen door Voll Arkitekter, uit Trondheim. Sweco was verantwoordelijk voor het Structural Design en Hent AS en Moelven Limtre AS tekenden voor de constructie.

Volgens de betrokken partijen bewijst de Mjøstårnet dat ook hoge gebouwen met hout kunnen worden gebouwd.

Desalniettemin was de ontwerpopdracht om zo’n hoog houten gebouw te maken een behoorlijke uitdaging. De constructie is vergelijkbaar met die van traditionele gebouwen, maar de afmetingen van de elementen zijn veel groter dan normaal.

De houten kolommen waren gemiddeld 60 × 60 centimeter en de grootste kolommen in de hoeken bijna 60 × 150 centimeter.

24 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Zowel de structuur als de gevel van de Mjøstårnet zijn gemaakt van hout. De constructie bestaat uit gelaagde kolommen, balken en diagonale elementen, die juist vanwege hun grote doorsneden ervoor zorgen dat aan de brandveiligheidseisen kan worden voldaan. De eerste tien verdiepingen, met kantoren en hotelfaciliteiten, zijn gemaakt van geprefabriceerde houten elementen. Hier zorgen zogenaamde Kerto LVL Q-panels (Metsä Wood) voor stijfheid. Kerto LVL wordt gecombineerd met gelijmd gela-

mineerd hout (glulam).

De vloeren van de bovenste verdiepingen van de appartementen, zijn van beton. Constructief hebben ze geen functie, maar ze zorgen vooral voor een hogere wankelvastheid. De wiegende bewegingen in een gebouw nemen namelijk naar boven toe. Het gewicht van het beton maakt dat wiegen langzamer en niet zo merkbaar.

De schachten voor de liften en trappen zijn gemaakt van CLT (Cross-laminated timber). De belangrijkste dragende struc-

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 tuur bestaat uit enorme glulamspanten langs de gevels, en uit kolommen en balken in het gebouw. De spanten vangen de krachten in horizontale en verticale richting op en geven het gebouw de vereiste stijfheid.

CLT wordt gebruikt voor secundaire belasting in de trappenhuizen en liftschachten en is niet structureel verbonden met de glulamdelen.

Het gebouw won de prijs voor de beste ‘mixed architecture’ tijdens de 2018 New York Design Awards.

Meer bij Metsä Wood>

Video

Glulam, CLT, Kerto LVL Drie houtproducten domineren de constructie van Mjøstårnet: Glulam, CLT en Kerto LVL. Glulam - gelijmd gelamineerd hout, is een samengesteld verlijmd houtproduct, dat gebruikt wordt voor draagconstructies. De draad van het hout in alle verlijmde delen gelijkgericht, zodat het in dit opzicht te vergelijken is met een natuurlijk massief stuk hout.

Cross-laminated timber (CLT) is een houten paneelproduct dat is gemaakt van samengelijmde lagen van massief gezaagd hout. Elke laag platen is loodrecht op aangrenzende lagen georiënteerd en op de brede vlakken van elke plaat gelijmd.

CLT verschilt van gelijmd gelamineerd hout, omdat bij de laatste alle lamineringen op dezelfde manier zijn georiënteerd.

Kerto LVL (op de markt gebracht door Metsä Wood, onderdeel van Metsä Group, Finland) is een

gelamineerd fineerhoutproduct (balken, panelen, elementen) dat wordt gebruikt in verschillende soorten bouwprojecten, van nieuwbouw tot renovatie en reparatie. Volgens Metsä is Kerto LVL een lichtgewicht en stijf materiaal met een prima sterkte-gewichtsverhouding.

Kerto LVL wordt geproduceerd uit 3 mm

dik, naaldhout fineer die aan elkaar zijn gelijmd tot een doorlopende balk. Deze balk wordt op lengte gesneden en in LVL-balken, planken of panelen gezaagd (zie video).

Meer over Kerto LVL>

Kerto LVL Q-panel, floor element. Foto Moelven AS

25 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Smart Materials, Deel 2,

Piëzo-elektrische materialen Slimme materialen zijn overal, maar vaak onzichtbaar of gewoon niet herkend. Dit is het tweede artikel in een reeks van acht, waarin prof. Pim Groen de wereld van slimme materialen bespreekt; dit keer piëzo-elektrische materialen. Piëzo-elektriciteit is de elektrische lading die zich ophoopt in bepaalde vaste materialen als reactie op toegepaste mechanische vervorming/druk en vice versa.

Pim Groen is hoogleraar SMART Materials bij Aerospace Engineering (AE) aan de Technische Universiteit Delft (TU Delft) en programmaleider van Holst Centre, TNO. 26 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 Piëzo-elektriciteit werd voor het eerst beschreven in 1880 door Pierre en Jacques Curie. Ze ontdekten dat wanneer er mechanische druk werd uitgeoefend op bepaalde materialen zoals kwarts of zelfs rietsuiker, er een lading werd gegenereerd op het kristaloppervlak van die materialen. Dit is het directe piëzo-elektrische effect. In principe wordt energie dus overgezet van het mechanische domein naar het elektrische domein.

Het tegenovergestelde effect bestaat ook. Als een elektrisch veld over een bepaald materiaal wordt aangebracht, vervormt het: het zogenaamde omgekeerde piëzo-elektrische effect.

Directe piezo-elektrische effect

Figuur 1 geeft een vereenvoudigde weergave van het directe piezo-elektrische effect. Als met een hamer tegen een stuk kwarts wordt geslagen, ontstaat er een elektrische stroom.

Rechts het omgekeerde piezo-elektrisch effect. Als er van buitenaf een elektrisch veld wordt aangelegd over een stuk kwarts zal een deel van de Si4+ ionen zich enigszins in de richting van de negatieve elektrode bewegen. Tegelijkertijd zullen zuurstof-2-ionen juist naar de positieve kant migreren met als resultaat dat het materiaal vervormt.

Figuur 1

Toepassingen

Figuur 2 laat verschillende toepassingen zien van het directe piëzo-elektrisch effect.

Eén: eenvoudige elektromechanische transducers waar kracht op het materiaal kan worden uitgeoefend; een principe dat wordt gebruikt voor schakelaars en sensoren, zoals de airbagsensor rechtsboven.

Twee: akoestische transducers die een elektrisch signaal genereren van een akoestische input zoals een microfoon.

Drie: generatoren waar een spanning wordt gegenereerd, zoals bij ontstekers gebeurt. Het is een oud toepassingsgebied en vooral interessant op het gebied van energie-oogstsystemen; waarvoor de aandacht de laatste jaren aanzienlijk is toegenomen.

Voor het omgekeerde piëzo-elektrisch effect zijn er verschillende specifieke toepassingen, zoals transducers: motoren en actuatoren, zoals het brailletoetsenbord (figuur 3, rechts), speciaal

Figuur 2

Figuur 3

27 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 ontwikkeld voor blinden.

Daarnaast zijn er resonators en akoestische transducers die typisch op hogere frequenties werken, en die onder meer worden gebruikt in piepers en ultrasone motoren, maar ook in reinigingssystemen. Rechtsonder in figuur 3 een actief element van een ultrasoon reinigingsapparaat.

Ten slotte zijn er toepassingen waarbij het directe en omgekeerde PE-effect gecombineerd worden gebruikt, zoals dat in parkeersensoren gebeurt (figuur 4, rechtsboven). Een andere belangrijke toepassing op medisch gebied is echografie (ultrasonic imaging).

Maar hoe werkt zo’n echografie-applicatie? Een afzender genereert een ultrasone puls die wordt uitgezonden. Wanneer in het geval van een parkeersensor dat signaal wordt gereflecteerd door een object - een boom of een materiaal met een andere dichtheid - wordt de geluidsgolf gereflecteerd. Het kan weer worden opgevangen door de afzender die nu als ontvanger fungeert. Door de tijdsvertragingen te meten, is het mogelijk om de afstand tot het object te meten. Dit is het basisprincipe achter echografie, maar dit is ook het principe om bijvoorbeeld het brandstofniveau in de brandstoftanks van grote vliegtuigen te meten.

Figuur 4

Figuur 5

Kwarts

Figuur 6

28 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Het verhaal van PE-materialen begint eigenlijk altijd met kwarts. Figuur 6 toont de kristalstructuur van kwarts. Wanneer er druk op wordt uitgeoefend, zal het kristal een beetje vervormen. In bepaalde specifieke richtingen resulteert die kleine vervorming in een beweging van de ionen in het kristal, waarbij er dipolen worden gevormd. Dientengevolge wordt aan het oppervlak van het kristal een elektrische lading gegenereerd om die interne dipolen te compenseren. Dit is het directe piëzo-elektrische effect.

Om het inverse piëzo-effect op te wekken, wordt een elektrische spanning op het materiaal gezet. Vervolgens zullen de positieve en negatieve ionen in het kristal worden anagetrokken onder invloed

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 van het externe veld. En in het geval van sommige speciale materialen zoals kwarts, kan dan een macroscopische vervorming worden waargenomen.

Materialen

In wat voor soort materialen kan het piëzo-elektrische effect worden waargenomen? Het antwoord is niet eenvoudig; een nadere beschouwing van de materialen is noodzakelijk. De meeste materialen zijn centrosymmetrisch, wat te zien is aan de linkerkant van figuur 7.

Er bevindt zich dus een symmetriecentrum in het midden van de ionen. Het is goed voor te stellen dat wanneer een materiaal wordt uitgerekt, de positieve en negatieve ladingen nog steeds overeenkomen, zelfs bij het vervormen.

Er is dus geen ‘scheiding van lading’. Met andere woorden: er wordt geen dipoolmoment gevormd.

Aan de andere kant reageren niet-centrosymmetrische kristallen, zoals te zien

Figuur 7

is aan de rechterkant, nogal anders.

Wanneer ze worden belast, wordt juist onmiddellijk een dipoolmoment gevormd.

Elk kristallijn materiaal kristalliseert uit in een bepaald basissysteem; zowel keramiek als metalen. Er kunnen zeven basiskristalsystemen worden onderscheiden die op hun beurt weer worden

Figuur 8

29 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 onderverdeeld in 32 symmetriegroepen zoals in het schematische diagram van figuur 8 is te zien. Elf van deze symmetriegroepen zijn centrosymmetrisch.

Deze kunnen nooit piëzo-elektrisch zijn, aangezien geen di­poolmoment kan worden gevormd zoals eerder besproken.

Overigens zijn 21 van de groepen niet-centrosymmetrisch en 20 van deze 21 groepen vormen de klasse van de piëzo-elektrische materialen. Dit zijn de materialen die gepolariseerd worden onder invloed van druk, zoals kwarts, ZnO en AlN. Een subgroep van deze klasse wordt gevormd door de zogenaamde pyro-elektrische materialen die al spontaan zijn gepolariseerd.

De belangrijkste klasse is waarschijnlijk de klasse van de ferro-elektrische materialen, die de beste piëzo-elektrische eigenschappen hebben. In deze materialen is polarisatie ‘schakelbaar’, wat hierna aan de orde komt. Deze materialen omvatten bariumtitanaat, PZT (lood-zirconium-titanaat) en KNLN (Kalium Natrium Lithium Niobaat), dat een loodvrij materiaal is en onderwerp van veel onderzoek naar meer milieuvriendelijke materialen.

Figuur 9

Ferro-elektriciteit

Figuur 9 toont een lijst van materialen die kunnen worden gebruikt als piëzo-elektrisch materiaal. Het eerste praktische gebruik van een piëzo-elektrisch materiaal was zoals gezegd kwarts, toegepast in sonarapparaten die werden ontwikkeld tijdens de Eerste Wereldoorlog. Kwarts was een bruikbaar materiaal in een sensor of resonator, maar is eenvoudigweg niet goed genoeg om te worden toegepast als een actuator of in ultrasone toepassingen.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd ferro-elektriciteit ontdekt in keramiek en het eerste materiaal dat boven kwam drijven, was BaTiO3 (BT). Later, in de jaren 50 werd PZT gevonden (lood-zirkoniumoxide-titaniumoxide) dat nog steeds het werkpaard is op het gebied van piëzo-elektriciteit.

In sommige hoogwaardige toepassingen worden monokristallen gebruikt (voornamelijk medische, zoals toepassingen voor ultrageluidafbeelding). Maar er zijn inmiddels ook piëzo-polymeren, zoals Polyvinylidene Fluoride (PVDF).

30 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Figuur 10

Figuur 11

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 Verder is er de laatste twee of drie decennia veel onderzoek gedaan naar dunne films, voornamelijk ten behoeve van micro-elektromechanische apparaten en integratie in silicium.

En tot slot is er een trend om te werken aan composieten, waarbij de grote vraag is: hoe maak je flexibele piëzo’s?

BT & PZT

Terug naar de werkpaarden BT en PZT. Rechts van figuur 10 is schematisch de microstructuur van BT-keramiek weergegeven. Het ziet eruit als kleine korreltjes, meestal tussen de 1 en 10 micrometer.

Aan de linkerkant is de kristalstructuur van dit perovskiet1 weergegeven. De blauwe ballen zijn barium- of lood-ionen die zijn omgeven door zuurstofmoleculen die een octaëder vormen: de gele structuren in figuur 10. In het centrum van deze octaëder bevindt zich het titaan 4+ ion.

Je kunt je afvragen of dit wel op een centrosymmetrische kristalstructuur lijkt. En dat klopt. In de ideale vorm is een perovskiet mooi kubisch.

In figuur 11 links de ideale perovskietstructuur die kubisch en centrosymmetrisch is. De Ti4+ ligt netjes in het midden van de zes zuurstof-2-ionen. Het materiaal wordt echter afgekoeld tot onder de zogenaamde Curie-temperatuur2, waardoor de kristalstructuur is veranderd in een niet-centrosymmetrische tetragonale kristalstructuur. Deze structuur wordt rechts getoond. Merk op dat het titaan-ion nu niet meer in het centrum van de octaëder ligt, maar er een intern dipoolmoment wordt gevormd.

De Curie-temperatuur waarbij dit gebeurt, verschilt voor de diverse materialen. Voor BT is het 120 °C, wat voor veel toepassingen aan de lage kant is.

Daarom werken we voornamelijk met PZT met een Curietemperatuur van 360 °C. Dit wordt vereenvoudigd weergegeven met een rechthoek met een rode pijl erin die de richting van de polarisatie aangeeft.

Het polingsproces

Het is belangrijk om te beseffen dat het om keramische materialen gaat. Ze bestaan uit kleine korrels met verschillende, willekeurige oriëntaties. Als gevolg daarvan zal er ook geen netto polarisatie

Figuur 12

Figuur 13

zijn over het geheel. Maar binnen een enkele korrel bestaan er verschillende zones, met verschillende polarisatie-zones. Vervolgens kan worden geprobeerd om alle polarisaties in één richting te krijgen. Dit kan worden gedaan door een elektrisch veld over het keramiek aan te leggen. Daardoor zal de polarisatie binnen de korrels in de richting van het elektrische veld worden georiënteerd.

Dit effect wordt poling genoemd.

Voor het polingproces is de polarisatie van de keramiek nul. Tijdens het polen zal de zogenaamde saturatiepolarisatie worden bereikt, genaamd Ps. En na poling blijft het grootste deel van de polarisatie bestaan.

Dit polingproces kan inzichtelijk worden gemaakt door de polarisatie of de elektrische verplaatsing uit te zetten als functie van het aangelegde elektrische veld. Het begint bij nul, maar wanneer de spanning wordt verhoogd, worden de dipolen uitgelijnd in de richting van het elektrische veld totdat de genoemde verzadigingspolarisatie (Ps) is bereikt.

Als het veld wordt verwijderd, blijven de meeste dipolen in hun positie gefixeerd en wordt de zogenaamde achtergebleven polarisatie (remnant polarisation: Pr).

De polarisatie kan worden veranderd als het elektrische veld in de tegenover-

31 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 gestelde richting wordt aangelegd. Bij een bepaalde veldwaarde verandert de polarisatierichting dan in tegenovergestelde richting. Het elektrisch veld waarbij dit gebeurt wordt het ‘coercive field’ genoemd.

Ten slotte is de vraag hoe de polarisatie kan worden omgezet in macroscopische vervorming.

Figuur 14 toont een bariumtitanaat-eenheid die de kristalstructuur weergeeft.

Onder de Curietemperatuur is de kristalstructuur tetragonaal wat wordt geïllustreerd door de rechthoek met rode pijl die de polarisatierichting aangeeft.

Vóór het polingproces zijn alle kleine rechthoeken op een willekeurige manier georiënteerd. Na poling zijn de rechthoeken in dezelfde richting georiënteerd.

Dat moet resulteren in een macroscopische vervorming ΔL zoals weergegeven in figuur 14.

Figuur 14

Strain

Figuur 15 is erg belangrijk. Het toont de spanning versus het elektrische veld. Als een elektrisch veld voor de eerste keer wordt aangelegd, treedt vervorming op vanwege het polingproces. Echter, als het elektrische veld wordt verwijderd, blijft er vervorming over: de poling-vervorming. Dit is het piëzo-keramische materiaal in vervormde staat. Als er nu een elektrisch veld over het materiaal wordt aangelegd, zal er weer vervorming optreden.

De rode lijn is de ‘werklijn’ van een piëzo-elektrisch materiaal. Het toont de belangrijkste piëzo-elektrische constante: de piëzo-elektrische ladings­­­­­­con­­stan­­te d. Deze d-constante beschrijft eenvoudig hoeveel vervorming ontstaat als er een spanningsverschil wordt aangelegd.

Figuur 15

Butterfly loop

Ten slotte toont figuur 16 de zogenaamde ‘butterfly loop’. De hysterese-lus voor de polarisatie (figuur 13) liet de verandering zien van polarisatie door het omkeren van het elektrische veld. Hetzelfde geldt voor de vervormingscurve die hier wordt weergegeven: de butterfly loop. De belangrijkste boodschap van deze curve is dat voor het werken met piëzo-keramiek essentieel is om voorzichtig te zijn met het aansluiten van het piëzo-materiaal. Als het in de verkeerde

32 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Figuur 16

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 richting wordt verbonden, zal de polarisatie omdraaien. Door de grote vervormingen die tijdens dit proces optreden, kan het keramiek worden beschadigd.

Pim Groen Noten: Perovskiet is een calciumtitaanoxide-mineraal samengesteld uit calciumtitanaat (CaTiO3)>

1

De curietemperatuur (Tc), vernoemd naar Pierre Curie, is de temperatuur waarboven ferromagnetische materialen ophouden een permanent magneetveld om zich heen te bezitten>

2

Piezoelectric Materials and components Enkele jaren geleden publiceerde Pim Groen, samen met Jan Holterman, ‘Piezoelectric Materials and components.’ Het is hier online beschikbaar> Een uitgebreidere hard copy kan worden besteld via de website van applied-piezo.com> Authors: Jan Holterman, Pim Groen ISBN: 978-90-819361-1-8 Hardcover, 218 fullcolor illustrations, 307 pages.

33 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

Hybride Constructies voor licht en veilig Maritiem transport

QUALIFY De maritieme industrie heeft groeiende interesse in de toepassing van composieten (vezelversterkte kunststoffen) voor toepassing in primaire constructies die traditioneel zijn gemaakt van staal, bijvoorbeeld voor de bouw van schepen. Staal en composiet kunnen met elkaar worden verbonden door middel van een lijm, waarbij een hybride (staal-composiet) verbinding ontstaat. Ondanks de vele voordelen van composiet- en hybride verbindingen, heeft het ontbreken van richtlijnen voor de toepassing en ontwerp de acceptatie door de maritieme industrie verhinderd, waardoor het gebruik ervan beperkt blijft tot secundaire structuren. Dit komt mede doordat het langetermijn-gedrag en het falen van hybride verbindingen nog niet goed wordt begrepen. Het doel van het door de EU gefinancierde QUALIFY-project is om deze kenniskloof te dichten, waardoor de ontwikkeling van richtlijnen mogelijk wordt, met als doel om de toepassing van hybride constructies in een mariene omgeving te bevorderen.

Voordelen van composieten

De toepassing van composieten biedt voordelen ten opzichte van de traditionele staalconstructies. Een bovenbouw van een samengesteld schip leidt bijvoorbeeld tot:

• Vermindering van het gewicht van de bovenbouw van schepen (10 procent)

• Toename van scheepsstabiliteit en • Minder onderhoud.

Hybride gelijmde verbindingen bieden daarnaast verschillende voordelen met betrekking tot geschroefde en gelaste verbindingen:

• Vermindering met 1 -7 procent van het brandstofverbruik, • Goedkope snelle productie, • Lagere tolerantie-eisen vergeleken met boutverbindingen, • Een even grote reductie van schadelijke emissies, 34 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 Hoofdactiviteiten

Het project is georganiseerd rond drie hoofdactiviteiten

1. Langetermijn-prestaties van hybride structuren

Figuur1: (links) Damen marineschip met composiet bovenbouw en stalen romp; (rechts) detail van de hybride verbinding

• Verhoogde bouwveiligheid, • Geen deformaties door lassen, • Kan ongelijke materialen, zoals composiet met staal, •

verbinden, Aanzienlijke operationele kostenbesparing.

Het QUALIFY Project

QUALIFY is een innovatieproject met een budget van € 3,8 miljoen, deels gefinancierd door het EU Interreg2seas onderzoeksprogramma. Het Qualify-project is geïnitieerd en wordt geleid door M2i (Materials innovation institute, Nederland).

Het consortium verenigt elf EU-partners, waaronder scheepswerven, classificatiebureaus, universiteiten, technologieleveranciers en een ontwikkelaar van offshore windmolens. De partners komen uit de kustgebieden van Nederland, België, Zuid-Engeland en Frankrijk. Zestien andere organisaties nemen deel als waarnemers en brengen hun deskundig advies in. Het project is gestart in oktober 2017 en heeft zijn tussentijdse projectmijlpaal al bereikt. Er is al goede vooruitgang geboekt voor het realiseren van de beoogde resultaten.

De mechanische prestaties op lange termijn van de gelijmde verbinding worden zoveel mogelijk bepaald onder representatieve omstandigheden. Het onderzoeksplan is daarom gericht op het begrijpen en voorspellen van het gekoppelde effect van toegepaste belasting en omgevingscondities, waardoor de invloed van de reële omstandigheden, waarin de hybride constructies worden toegepast, goed wordt gesimuleerd.

Er wordt een test- en simulatiepiramide uitgevoerd, beginnend met het bepalen van de materiaaleigenschappen, gevolgd door de structurele details en componenten (zoals de verbindingen op werkelijke grootte). Om aan de vereisten van de classificatiebureaus te voldoen, worden op elk niveau relevante testen uitgevoerd, zowel onder statische als onder dynamische belasting, en met nieuwe en verouderde systemen bij verschillende temperaturen.

2. Inspectie en monitoring

Er is een methode ontwikkeld om de toestand van de hybride lijmverbinding in-situ te monitoren, bestaande uit:

• Vroegtijdige voorspelling van schade door middel van

• •

verschillende niet destructieve technieken (vezel optische rekstrookjes, thermografie, ultrasoon, akoestische emissie); Beoordeling van de betrouwbaarheid van detectietechnieken om schade door omgevingsomstandigheden te detecteren; Richtlijnen voor het gebruik van niet-destructieve technieken voor de inspectie van hybride lijmverbindingen in een maritieme omgeving.

3. Richtlijnen voor de kwalificatie van hybride lijmverbindingen Geleid door de classificatiebureaus in het project, worden

Figuur 2. Partner logo’s

35 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019 richtlijnen voor gelijmde verbindingen tussen staal en composieten van maritieme en offshore constructies ontwikkeld op basis van de resultaten die tijdens het project zijn gegenereerd. De focus ligt op de langetermijn-prestaties van de lijmverbindingen in maritieme omgevingen (brandveiligheid is buiten scope).

Meer informatie

Figuur 3 Falen van een gelijmde verbinding in een enkelvoudige lapnaadschuifproef, met delaminatie op de grenslaag tussen de lijm en het staal, (boven) experimentele resultaten weergegeven met behulp van (digitale beeldcorrelatie); (onder) resultaten van het numerieke model.

Het QUALIFY-project is geĂŻnitieerd en wordt gecoĂśrdineerd door het Materials innovation institute (M2i), het Nederlandse instituut voor fundamenteel en toegepast onderzoek op het gebied van structurele en functionele materialen. M2i verbindt industrie, academische wereld en onderzoeksinstellingen in heel Nederland en Europa. Het instituut ondersteunt de samenleving en de industrie bij het vinden van oplossingen voor materiaal-gerelateerde vragen. Het valorisatieteam van M2i overbrugt de kloof tussen academisch onderzoek en de industrie, en zorgt er zo voor dat onderzoeksresultaten in de praktijk kunnen worden toegepast. In het QUALIFY-project bouwt M2i FEM-modellen om het mechanisch gedrag van hybride lijmverbindingen in de maritieme praktijk te beschrijven.

Neem voor meer informatie contact op met: Jesus Mediavilla Varas, j.mediavilla@m2i.nl (06) 13720972 www.m2i.nl

Figuur 4: Falen van een gelijmde verbinding in een dubbele lapnaadschuifproef: staal (extern)-composiet (intern) verbonden met lijm, met delaminatie op het grensvlak tussen het staal en de lijm: (boven) experiment; (onder) numeriek model

Figuur 5: (links) Niet-destructieve test, gebruikmakend van glasvezels; (rechts) apparatuur voor signaalverwerking en visualisatie

36 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

ONDERZOEK

Wat er echt gebeurt binnenin de rails…

ProRail moet jaarlijks miljoenen euro’s uitgeven aan periodieke en ad-hoc onderhoudswerkzaamheden aan de spoorwegen om vermoeiingsscheuren te verwijderen voordat deze tot een catastrofale railbreuk leiden. Eén van de algemeen aangenomen oorzaken van vermoeiingsschade, die in het geval van spoorwegen Rolling Contact Fatigue (RCF) wordt genoemd, ligt in de veranderingen in de interne structuur van het staal die worden veroorzaakt tijdens het passeren van treinen: er vormen zich zogenaamde witte etslagen (WEL). De extreem hoge hardheid van de WEL’s wordt beschouwd als de oorsprong van de gevoeligheid voor breuk en scheurvorming tijdens de voortdurende belastingen door passerende treinwielen. Tot nu toe voorspellen de gangbare modellen, die worden gebruikt om het RCF-proces in rails te beschrijven, niet het optreden van de WEL, vanwege het feit dat de oorsprong en het karakter van de WEL nog onderwerp van wetenschap­pelijke discussie waren.

Staal van spoorrails op verschillende lengteschalen. Van links naar rechts: (a) macroscopisch beeld van het rail/wielcontact op meterschaal; (b) tekenen van WEL-formatie aan het railoppervlak op millimeterschaal; (c) microscopische doorsnede van spoorwegstaal, waarbij de harde (820 HV Vickers-hardheid) WEL, evenals een vermoeiingsscheur, aan de bovenkant zichtbaar is; (d) nano-tweelingen en cementietsporen in het martensiet van de WEL op nanometerschaal; (e) verdeling van legeringselementen C, Si en Mn op nanometerschaal, met de WEL in de bovenste drie foto’s en het originele staal in de onderste drie

Dr. Jun Wu verkent, samen met prof.dr.ir.

Jilt Sietsma en prof.dr.ir. Roumen Petrov, de hoofdoorzaak van de WEL-formatie door middel van een reeks microstructuurkarakterisaties, laboratoriumsimulaties en theoretische modellering. De microstructurele studie, die een breed scala aan moderne microscopietechnieken combineert, leidt tot de eenduidige conclusie dat de WEL ontstaat als gevolg van de aanzienlijke warmte die wordt gegenereerd tijdens de wielpassages.

De veranderingen in de microstructuur tonen aan dat onder de treinwielen de temperatuur herhaaldelijk stijgt tot boven 700 °C.

De WEL-structuur werd met succes gereproduceerd onder goed gecontroleerde laboratoriumomstandigheden die deze snelle temperatuurstijging, gevolgd door snelle koeling, nabootsten.

Bovendien werden de kenmerken van het WEL-formatieproces bestudeerd door middel van phase field modellering.

Het inzicht dat het proefschrift van Jun Wu verschaft, biedt belangrijke aanwijzingen voor het toekomstige ontwerp van nieuwe railstalen met hogere weerstand tegen WEL-formatie.

Het onderzoek van Jun Wu werd uitgevoerd onder gezamenlijke supervisie van

de TU Delft en de Universiteit Gent. Jun Wu slaagde erin om zijn proefschrift te verdedigen aan zowel de Universiteit Gent (op 7 november 2018) als de Technische Universiteit Delft (op 17 december 2018). Dit verschafte hem een joint degree van beide universiteiten. De titel van zijn proefschrift is ‘Microstructure Evolution in Pearlitic Rail Steel due to Rail/Wheel Interaction’.

Het proefschrift is online: https://repository.tudelft.nl/islandora/ object/uuid%3Ac536ca47-8981-4a9e916f-396bcbca4bc5

37 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

ONDERZOEK

‘Metallic wood’ Stel je een plaat nikkel voor met nano-poriën die het net zo sterk maken als titanium, maar vier tot vijf keer lichter. Een team van onderzoekers, geleid door Penn Engineering (de universiteit van Pennsylvania) ontwikkelden een materiaal waarvan de poreuze structuur verantwoordelijk is voor de hoge sterkte-gewichtsratio en wat structuur betreft sterk op hout lijkt: zogenaamd ‘Metallic wood’.

Golfclubs en vliegtuigvleugels zijn gemaakt van titanium, dat zo sterk is als staal maar ongeveer twee keer zo licht is. Die eigenschappen zijn afhankelijk van de manier waarop de atomen van een metaal worden gestapeld. Echter, toevallige defecten die tijdens het productieproces ontstaan, zorgen ervoor deze materialen slechts een fractie zo sterk

38 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

zijn als ze in theorie zouden kunnen zijn.

Door op atomaire schaal een nieuwe materiaalarchitectuur te ontwerpen en te bouwen, zouden materialen kunnen worden gemaakt met nog betere verhouding tussen sterkte en gewicht. En dat is precies wat onderzoekers van de School of Engineering and Applied Science van de universiteit van Pennsylvania

hebben gedaan. Ze werkten daarbij samen met de universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, de universiteit van Cambridge en de Technische Universiteit van het Midden-Oosten in Ankara, Turkije. Hun onderzoek werd eerder dit jaar gepubliceerd in Nature Scientific Reports.

ONDERZOEK Volgens teamleider James Pikul, universitair docent bij de faculteit Mechanical Engineering and Applied Mechanics bij Penn Engineering, noemen ze hun materiaal niet zozeer ‘metallic wood’ vanwege de dichtheid, die ongeveer gelijk aan die van hout is, maar om de cellulaire opbouw ervan. Cellulaire materialen zijn poreus. Een houtnerf bevat bijvoorbeeld dikke en dichte delen die voor stevigheid zorgen en delen die poreus zijn en zuiver biologische functies hebben, zoals transport van en naar cellen. De structuur van ‘metallic wood’ is daarmee vergelijkbaar. Er zijn aan een kant zones die dik en dicht zijn met sterke metalen verstevigingen, terwijl er aan de andere kant gebieden zijn die juist poreus zijn met holten.

Maar hoe maak je zo’n materiaal? Pikul’s methode begint met piepkleine plastic bolletjes, een paar honderd nanometer in diameter, gesuspendeerd in water.

Wanneer het water langzaam wordt verdampt, bezinken de partikeltjes en stapelen ze zich op als kogels, waardoor een geordend, kristallijne matrix ontstaat. Met behulp van een galvanische techniek, infiltreren de onderzoekers vervolgens de plastic bolletjes met nikkel. Zodra het nikkel op zijn plaats zit, worden de plastic bollen opgelost met een oplosmiddel, waardoor een open netwerk van een metalen structuur ontstaat.

Omdat ruwweg zeventig procent van het resulterende materiaal een lege ruimte is, is de dichtheid van dit nikkelhoudende metaalhout extreem laag - zo

ongeveer gelijk aan die van water - in verhouding tot de sterkte.

Interessant voor de lange termijn is om uiteindelijk een materiaal te ontwikkelen dat dezelfde sterkte-eigenschappen heeft als andere materialen met een zeer hoge sterkte, maar dan dus met 70 procent lege ruimte. Mogelijk kan deze ruimte in de toekomst worden gevuld, bijvoorbeeld met levende micro-organismen of materialen die energie opslaan.

Meer bij Penn Engineering> De studie ‘High strength metallic wood from nanostructured nickel inverse opal materials’ is online>

ICSBM 2019 – The 2nd International Conference on Sustainable Building Materials 12 - 15 augustus 2019, Eindhoven Als vervolg op het succes van de vorige conferentie in Wuhan in 2015, wordt de tweede editie van de Internationale Conferentie over Duurzame Bouwmaterialen, The International Conference on Sustainable Building Materials (ICSBM 2019) dit jaar georganiseerd in Eindhoven en wel op 12 - 15 augustus 2019.

Het idee achter de ICSBM-conferentie is (wetenschappelijke) antwoorden te vinden op de vraag in hoeverre nieuwe, duurzame bouwmaterialen in de toekomst een rol kunnen spelen.

De bouwsector is veruit de grootste verbruiker van grondstoffen en producent van door de mens gemaakte materialen.

Vanuit het oogpunt van duurzaamheid en circulariteit kunnen de negatieve effecten van dit grondstofverbruik worden verminderd door onder meer gebruik te maken van biologische grondstoffen, slim materiaalontwerp, verbeterde duurzaamheid, hergebruik en recycling en het gebruik van zogenaamde zijstromen (‘afval’). De ICSBM 2019 behandelt deze uitdaging vanuit een wetenschappelijke benadering: bouwmaterialenwetenschap is een discipline waarin stromingen als mineralogie, keramiek, vaste stof fysica, chemie, metallurgie en biologie samen worden gebracht. Geavanceerde karakterisering en behandelingsmethoden, in combinatie met nieuwe technologieën en modelleertools, zijn van vitaal belang voor het bestuderen en verbeteren van de gehele levenscyclus van bouwmaterialen, van grondstoffen tot productie, gebruik en recycling.

Er zullen thematische workshops worden gegeven, bijvoorbeeld op het gebied van microscopie (prof. Pöllmann), 3D-printing/additive manufacturing (prof. Salet), matchmaking voor internationale samenwerking en bedrijfspresentaties. Verder zullen gedurende de conferentie parallelle presentatiesessies, postersessies en bedrijfstentoonstellingen worden gehouden. https://susbuildmat.com

39 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

ENTERPRISE EUROPE NETWORK

Enterprise Europe Network (EEN) helpt bedrijven bij internationale ambities Het Enterprise Europe Network (EEN) is een initiatief van de Europese Commissie dat ondernemers ondersteunt bij het zoeken van partners om te innoveren en ondernemen in het buitenland. Het Enterprise Europe Network bestaat uit meer dan 600 organisaties in ruim 60 landen.

Databank

Elk bedrijf kan haar aanbod en/of vraag in de vorm van een profiel laten opnemen in een databank. Vervolgens wordt het bedrijf onder de aandacht gebracht in het land waarin zij actief wil worden en tegelijkertijd kan ook zelf naar partners worden gezocht. EEN-adviseurs helpen actief bij het opstellen van het profiel, dat in een bepaald format wordt opgesteld. Op de EEN-websites staan ook buitenlandse bedrijven die Nederlandse bedrijven en organisaties zoeken voor commerciële of technologische samenwerking. De EEN adviseurs ondersteunen bij de zoektocht naar een samenwerkingspartner door de contacten binnen het netwerk actief in te zetten. Daarnaast worden regelmatig Company Missions en Match Making

Events georganiseerd. Al deze diensten zijn kosteloos.

Er zijn vijf soorten profielen: • Business Offer:

het bedrijf biedt een product aan

• Business Request:

Video: Hoe werkt Enterprise Europe Network

het bedrijf zoekt een product

• Technology Offer:

het bedrijf biedt een technologie aan

• Technology Request:

het bedrijf zoekt een technologie

• Research & Development Request:

de organisatie zoekt samenwerking voor onderzoek

Het kan ook voorkomen dat een bedrijf zowel een Business Offer als een Business Request heeft (of een andere combinatie). In dat geval worden er twee (of zelfs meer indien van toepassing) profielen gemaakt.

In het profiel wordt de meest essentiële

informatie over de aard van het aanbod of vraag opgenomen, het ‘soort’ partner dat men daarbij beoogt en de verwachtte samenwerking.

Zodra duidelijk is welk type profiel(en) men wenst voor haar organisatie kan de EEN adviseur het proces van het opstellen van een profiel starten en het binnen korte tijd gepubliceerd hebben in de database.

Ondernemingen kunnen rechtstreeks bij EEN terecht met vragen over het opnemen van een bedrijfsprofiel in de EEN-database. Voor duurzaam bouwen en de creatieve industrie is ir. drs. Hans Kamphuis de contactpersoon: T: +31(0)88 042 1124 M: 06 25 70 82 76 E: hans.kamphuis@rvo.nl Voor materialen is Nils Haarman de contactpersoon: T: +31(0)88 062 5843 M: 06 21 83 94 57 E: nils.haarman@rvo.nl Voor meer informatie kan men terecht op de websites van het Enterprise Europe Network: www.enterpriseeuropenetwork.nl http://een.ec.europa.eu

40 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

ENTERPRISE EUROPE NETWORK The Enterprise Europe Network Materials Database: Request for partnership ERA-NET Cofund - MarTERA: Innovative composite material for resistant products/constructions in salt water and saline fog environments - partners sought for the project coordination, field tests, certification, proposition of areas of application The university research institute from Latvia has developed a composite material based on recycled thermoplastic polymer (as a binder) and inert filler. The project will aim to demonstrate that the material is suitable for use in saline environments.

The project proposal is planned to be submitted to the ERA-NET Cofund MarTERA Call 2019. Partners are sought for coordination of the project, field tests, certification of the material, and proposition of areas of application.

POD Reference: RDLV20190217001

More>

A Chinese company is looking for cemented carbide 3D printing forming technology

A Chinese cemented carbide company is looking for cemented carbide 3D printing forming technology.

They want to cooperate with partners through research cooperation agreement and technical cooperation agreement.

POD Reference: RCN20180828004

More>

Czech manufacturer of woven fabrics seeks industrial partners and R&D institutions to jointly develop novel woven technical textiles and products based on 3D and multi-axial technology A Czech trans-nationally active manufacturer of woven fabrics carries out development of 3D and multi-axial woven structures using state-of-the-art weaving technology for the production of demanding technical fabrics from a range of materials including carbon fibres. The company is looking for industrial partners and R&D institutions for joint development of novel technical textiles and products applicable in industries based on technical cooperation agreement.

POD Reference: TRCZ20180514001

More>

Small Italian company in the furniture sector is looking for technical expertise and know-how in plastic materials

An Italian company in the furnishing and manufacturing industry with competence in the design and development of contemporary seating and furnishings is looking for a partner able to offer know-how/technology solutions for new plastic items.

The company intends to expand its production by collaborating with a R&D centre or a manufacturer with expertise in developing innovative, eco-sustainable, versatile products in plastic. Partnership sought: technical cooperation or manufacturing agreements.

POD Reference: TRIT20180920001

More>

41 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

ENTERPRISE EUROPE NETWORK The Enterprise Europe Network Materials Database: Request for partnership Partners sought for the development of high-performance cellulosic fibre materials

A German company specialised in viscose specialty fibres is looking for partners who distribute suitable porous materials, preferably particles, to produce cellulosic viscose fibres with superior mechanical and chemical properties for applications in functional apparel textiles, technical nonwovens, hygiene products and specialty papers. Technical cooperation agreements are sought.

POD Reference: TRDE20181213001

More>

UK-based company looking for a manufacturer of innovative stainless steel bowl

A fast growing, multi-award winning London design brand is seeking a manufacturer of exceptional quality for its sculptural stainless steel bowl. The London-based SME is looking to sign a manufacturing agreement with companies that deliver remarkable quality stainless steel.

POD Reference: BRUK20180917001

More>

A French commercial agent is looking for companies manufacturing tech-nical products (technical materials, electrical/electronic devices) to sell them in France

Commercial Agent since 2013 based in France near Paris is looking for a contract as Commercial Agent with a middle size industrial company manufacturing technical products (electronic, new materials , metallic) willing to extend its market share abroad. The contract area could be France for a non-french company but could be also outside France for a French company.

POD Reference: BRFR20181015001

More>

Spanish research center is looking for a supplier of novel biodegradable polymer blends based on aliphatic polyesters and copolyesters derived from biobased acids through manufacturing agreement.

Spanish technology centre specialized in plastics, composites, polymers is looking for novel commercial biobased and biodegrada-ble polymers. The client is interested on biopolymers obtained from monomers synthesised from renewable feedstocks such as, suc-cinic acid, adipic acid, or biosynthesis technologies such as microbial synthesis. The aim is to develop highly biodegradable polymer blends based on polybutylene succinate and polyhydroxy-butyrate through manufacturing agreement.

POD Reference: BRES20190215001

42 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

More>

ONDERZOEK

SIM- User Forum 2019 & M2i meeting materials

22 mei 2019, Gent Net als vorig jaar vindt het SIM User Forum plaats tijdens de beurs Advanced Engineering, een nieuw beursconcept dat is gebaseerd op het ontwikkelen en produceren van innovatieve producten.

Dit maakt het SIM User Forum een ideaal platform voor bedrijven die zich bezighouden met innovatieve producten, technologieën en elektronica.

Volgens de organisatoren is het evenement - dat een halve dag duurt - een uitstekende gelegenheid om kennis te maken met materiaalinnovaties binnen de SIM-projecten en contact te leggen met de materialengemeenschap in Vlaanderen en daarbuiten. Naast ruime gelegenheid tot netwerken is er ook de mogelijkheid om de materialenmarkt te bezoeken, en aan de hand van een postersessie de ontwikkelingen in wetenschap & techniek te bediscussiëren. Daarnaast zijn er lezingen van SIM-programmamanagers over de resultaten van de SIM-projecten.

De onderwerpen dit jaar zijn:

• • • •

Circulaire economie Energie Industrie 4.0 Maatschappelijke uitdagingen

In een aparte sessie zal IBN Composieten de roadmaps presenteren.

Het gebruikersforum van dit jaar wordt georganiseerd in samenwerking met M2i - Materials Innovation Institute>.

Evenement datum: Woensdag 22 mei - 13:00 uur tot 21:00 uur Locatie: Flanders Expo - Gent

Over SIM-Flanders Het Strategisch Initiatief Materialen ‘SIM’ is een virtueel onderzoekscentrum, opgericht in 2009 door de Vlaamse Materialenindustrie en de Vlaamse Universiteiten. SIM’s missie is om de basis van wetenschappelijke materialen verder te versterken en technologieplatforms te bouwen in relevante gebieden met voldoende kritische massa.

Meer bij sim-Flanders.be>

43 | INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

AGENDA Swisstech 2019 14 - 17 mei 2019, Basel

8th Circular and Biobased Performance Materials Symposium 19 juni 2019, Wageningen

Materials & Eurofinish 2019 15 - 16 mei 2019, Leuven

ICCDU 23 - 27 juni 2019, Aken

Materials & Eurofinish 2019 15 - 16 mei 2019, Leuven

Metec & 4th Estad 24 - 28 juni 2019, Düsseldorf

Architect@work Zürich 15 - 16 mei 2019, Zürich, Zwitserland

Materials Science & Engineering 2019 24 - 26 juni 2019, Wenen

Moulding Expo 2019 21 mei 2019, Stuttgart

GIFA 2019 24 - 29 juni 2019, Düsseldorf

4Smarts 22 - 23 mei 2019, Darmstadt

METEC 2019 25 - 29 juni 2019, Düsseldorf

Advanced Engineering 22 - 23 mei 2019, Gent

Rapid.Tech + FabCon 3.D 25 - 26 juni 2019, Erfurt

25th International Congress on Glass (ICG2019) 9 - 14 juni 2019, Boston

ICSBM 2019 12 - 15 augustus 2019, Eindhoven

European Polymer Congress 2019 9 - 14 juni 2019, Heraklion, Kreta

ISCHP 2019 28 - 30 augustus 2019, Delft

Atlantic Design & Manufacturing 11 - 13 juni 2019, New York

International Rubber Conference 2019 3 - 5 september 2019, Londen

XVI ECerS Conference 16 - 20 juni 2019, Turijn

European Architectural Envisioning Conference EAEA14 3 - 6 september, Nantes

Biopol 2019 17 - 19 juni 2019, Stockholm

ESIAM19 9 - 11 september 2019, Trondheim

INNOVATIEVE MATERIALEN 2 2019

http://hightechmaterials.4tu.nl

Select key words and find relevant materials scientists or research groups within 4TU.

High-Tech Materials form the key to innovative and sustainable technology

www.4tu.nl/htm @4TU_HTM

4TU.HTM Research Programme New Horizons in Designer Materials | Visibility and accessibility of Materials Science & Engineering | Annual symposium Dutch Materials | 4TU.Joint Materials Science Activities | web application http://hightechmaterials.4tu.nl

Innovative Materials, the international version of the Dutch magazine Innovatieve Materialen, is now available in English. Innovative Materials is an interactive, digital magazine about new and/or innovatively applied materials.

Innovative Materials provides information on material innovations, or innovative use of materials. The idea is that the ever increasing demands lead to a constant search for better and safer products as well as material and energy savings. Enabling these innovations is crucial, not only to be competitive but also to meet the challenges of enhancing and protecting the environment, like durability, C2C and carbon footprint.

By opting for smart, sustainable and innovative materials constructors, engineers and designers obtain more opportunities to distinguish themselves.

As a platform Innovative Materials wants to help to achieve this by connecting supply and demand.

Innovative Materials is distributed among its own subscribers/network, but also through the networks of the partners. In 2019 this includes organisations like M2i, MaterialDesign, 4TU (a cooperation between the four Technical Universities in the Netherlands), the Bond voor Materialenkennis (material sciences), SIM Flanders, FLAM3D, RVO and Material District.