Duidelijke trend op jongste JEC World

Veelbelovend huwelijk composieten en duurzaamheid

JEC World 2022 weer op koers en toont duidelijke trend

De fysieke deuren van het Parijse beurscomplex Parc des Expositions bleven drie jaar lang potdicht voor JEC World vanwege corona. Afgelopen 2 mei stonden ze weer wagenwijd open voor de bezoekers van de JEC 2022, die de afgelopen jaren niet verder kwamen dan een virtuele beurservaring vanachter hun laptop of iPad.

In de hallen 5 en 6 wachtten hen 1201 exposanten – met composieten in al hun verscheidenheid in de hoofdrol. Hoofdthema van de JEC World 2022: duurzaamheid. Op de vele stands stond de bemanning zichtbaar te popelen om weer eens echt in gesprek te kunnen gaan met de bezoekers. Dat de standbouwers overduidelijk lange dagen hadden gemaakt, was af te lezen aan de omvang en uitbundige aankleding van de stands. Meer dan 32000 bezoekers uit meer dan 115 landen hadden hun ‘CO2-footprint’ bewust genegeerd en waren voor drie dagen naar Parijs afgereisd om kennis te nemen van de laatste ontwikkelingen. Het waren ook nu weer vooral ontwerpers/constructeurs, kunststofspecialisten, eindgebruikers, fabrikanten en architecten die de beursgangen doorkruisten, speurend naar nieuwe toepassingen. Die waren trouwens niet alleen te vinden op de stands, maar vooral ook op de twee Innovation Planets: de Mobility Planet en de Industry Planet waar de laatste ontwikkelingen op composietgebied te bewonderen waren. Maar daarover later meer. Eerst een opvallende trend die momenteel de composietensector lijkt te doordesemen, namelijk de toenemende focus op duurzaamheid.

Aanjagers duurzamere wereld Het negeren van hun CO2-footprint door de bezoekers was lichtelijk in contrast met het hoofdthema van de JEC World 2022, te weten duurzaamheid. Hoewel niet op elke stand zichtbaar, kon je er op de beurs nauwelijks omheen. Geafficheerd als aanjagers van een duurzamere wereld, werd de nieuwe generatie composieten op basis van natuurlijke vezels als vlas, hennep,

Een ultralichte composietstructuur met hoge stijfheid en rasterversteviging als de centrale cilinder van een satelliet. (ATG Europe)

‘Embrace waste’ en bouw een composiet auto

Een team van studenten van de TU Eindhoven houdt zich onder de naam TU/ecomotive al enkele jaren bezig met duurzame mobiliteit. Dit jaar presenteerde het team zich onder het motto ‘Embrace waste’ op de JEC World 2022 in Parijs met de auto Luca. Met deze auto wil het team demonstreren dat afval ook een waardevol materiaal kan zijn, dat ik vele vaak complexe toepassingen. In Luca is het afvalmateriaal toegepast in de vorm van een bio-based composiet, dat is gemaakt van vlas en gerecycled kunststof. Het binnenwerk van de composiet bestaat uit een honingraat kern die is gemaakt van gerecyclede PETflessen. Het buitenwerk is gemaakt van vlasvezels in combinatie met kunststof dat rechtstreeks uit de oceanen afkomstig is. Deze composiet is niet alleen decoratief in het interieur van Luca, maar biedt tevens structurele sterkte aan een van de meest essentiële delen van de auto, het chassis. Op de JEC werd Luca door onder andere een trotse teammanager van TU/ecomotive Louise de Laat gepresenteerd.

www.tuecomotive.nl

bamboe en biomassa op deze JEC-editie stevig in de schijnwerpers gezet, naast ontwikkelingen op het gebied van de recycling van windturbinebladen, de recycling van thermoharders en het groeiend gebruik van duurzame energie bij de productie van composieten. Wat opviel waren was de aandacht voor composiet waterstoftanks die op meerdere stands fungeerden als blikvanger. De boodschap voor vooral de transportsector lag er dik bovenop: wees voorbereid op waterstof als duurzame CO2-vrije brandstof en denk daarbij vooral aan de mogelijkheden van een composiet waterstoftank, want die is maar liefst tien keer lichter dan een stalen tank. Naast duurzaamheid was automatisering van de productie van composieten een thema. Hier lag het accent op het zoveel mogelijk verzamelen van beschikbare data over materialen en productieprocessen, het vastleggen en analyseren daarvan, en het daarna optimaal toepassen bij het productontwerp en de productie.

Uit het dal Na een daling van de productievolumes in 2020, blijkt de composietproductie wereldwijd weer uit het dal te klimmen naar het groeitempo van voor de pandemie, aldus de marktanalisten van onderzoekbureau Lucintel, Estin & Co. Het snelst lijken de sectoren energie, E&E, bouw, marine en consumentengoederen te herstellen. In totaal produceert de composietindustrie momenteel producten en componenten met een geschatte outputwaarde van meer dan USD 100 miljard , en een volume van meer dan 12 miljoen ton (2021). Na de coronacrisis verloor de sector aan momentum, hoewel ertussen 2019 en 2021 toch nog sprake was van een groei van 2 procent per jaar. Vanaf 2021 zal de gemiddelde groei naar verwachting van de marktonderzoekers tot 2026 uitkomen op 5 procent per jaar. Dit wordt niet alleen aangejaagd door de transportsector vanwege eerder genoemde ontwikkelingen op het gebied van elektrische en waterstofvoertuigen, waarin steeds meer composietmateriaal wordt toegepast. Ook de groei van sectoren waarin composieten al sterk aanwezig zijn, zoals windenergie, scheepvaart en E&E speelt hierbij een belangrijke rol. In deze sectoren is

De motorkap van een Lamborghini Huracan: 30 procent gewichtsbesparing en een lager zwaartepunt.

het aandeel van composieten respectievelijk 66, 52 en 35 procent van het volume aan benodigde materialen. De percentages zullen alleen maar groter worden naarmate er meer windmolenparken moeten worden gebouwd, zowel onshore als offshore, en naarmate de verwachte wereldwijde groei in de maritieme sector doorzet (vooral plezierjachten).

Nog geen gemeengoed Ook vanuit sectoren waarin composieten nog geen gemeengoed zijn, zoals de bouw, groeit de interesse dankzij eigenschappen als corrosiebestendigheid, isolatie, UV-bestendigheid, thermische bestendigheid en licht gewicht. Dit heeft inmiddels in de bouw al geleid tot een groeiende vraag naar bijvoorbeeld composiet wapeningsstaven voor het versterken van beton, en gepultrudeerde profielen voor kozijnen en composiet dakpannen. Ook hier is het besef doorgedrongen dat composiet niet alleen duurzamer ontwerpen mogelijk maakt, maar dat het tevens oplossingen biedt voor het aanpassen of versterken van bestaande gebouwen en bruggen. Tel daar bij op de ontwikkelingen die plaatsvinden op het gebied van nieuwe productietechnieken, zoals 3D-printen (Korte vezels wel, lange nog niet; Kunststof en Rubber, nr. 2, 2022, pag. 24-27), het geautomatiseerd plaatsen van vezels en het wikkelen van filamenten, en het beeld van een wereldmarkt die haar top nog lang niet heeft bereikt wordt alleen maar scherper.

Innovation Planets Om de bezoekers een toegankelijk overzicht te bieden van de laatste ontwikkelingen op composietengebied, legt de organisatie al sinds jaren pleisterplaatsen aan in de periferie van de beurshallen, de zogenaamde Innovation Planets. Hier krijgen bedrijven en weten-

Windesheim won een JEC Composites Innovation Award voor de ontwikkeling om thermohardende composieten te kunnen hergebruiken in nieuwe producten, zoals in het inwendige van de onderste wrijfgordingen in dit remmingswerk. schappelijke instellingen de gelegenheid hun laatste ontwikkelingen tentoon te stellen voor de ware composiet adepten. Dit jaar was gekozen voor twee Planets, een Mobility Planet en een Industry Planet. Bij de ‘mobiliteit-planeet’ lag het accent op automotive, spoor en luchtvaart. Bij de ‘industrie-planeet’ kwamen bouw en civiel, machinebouw, duurzame energie, maritiem, sport & vrijetijd, medisch en E & E aan bod. De Planets boden ook dit jaar weer een keur aan noviteiten, zoals de door ATG Europe ontwikkelde centrale cilinder voor een satelliet in de vorm van een ultralichte composietstructuur met hoge stijfheid en rasterversteviging. Hierbij is gebruikgemaakt van de richtingsgevoelige eigenschappen van composieten, waarbij uni-directionele composiet ribben precies daar worden geplaatst waar ze nodig zijn vanuit het oogpunt van structurele optimalisatie. 30 procent gewichtsreductie is het resultaat.

Niet opzettelijk? Ook waren dit jaar de ultrasnelle auto’s weer van de partij. Dit keer was de groene Lamborghini Huracan een van de blikvangers met een met High Pressure Resin Transfer Molding vervaardigde composiet motorkap – gewichtsbesparing 30 procent met een een lager zwaartepunt van de Lambo als bijkomend voordeel. Hopelijk niet opzettelijk, maar op nog geen paar meter afstand had het Zwitserse bedrijf Bcomp zijn zelf ontwikkelde crashbox opgesteld, waarop de resultaten van een succesvolle crashtest te zien zijn. Het geteste materiaal was ampliTex, een vlasvezelversterkte composiet die door Bcomp is ontwikkeld. Doel van de test was bewijs verzamelen dat ampliTex probleemloos kan worden toegepast in veiligheidskritische onderdelen, met name in de motorsport. Een van de voordelen is dat het materiaal niet scherp versplinterd, waardoor het een alternatief kan zijn voor koolstofversterkt composiet.

Gezelliger Wat gezelliger werd het weer bij Dehondt Composites dat een meubelstuk presenteerde, opgebouwd uit verschillende biobased composieten op basis van technisch vlasweefsel (Twinflax PPreg, Twinflax PLA en Nattex); volgens het bedrijf een aanwinst voor elke woonkamer. Verder trok een vreemd gevormde sculptuur veel aandacht. Het bleek een door het ITFT (Institute for Textures and Fiber Technologies) bedacht ontwerp dat gebaseerd is op een stukje biomechanica dat weer gebaseerd is op het krachtenspel bij vertakkingen van planten en bomen. De sculptuur is niets anders dan een met beton gevulde composiet (bedoeld als vervanging van staal) die de krachten verdeeld in de knooppunten van hoogbelaste draagconstructies in de bouw.

Windesheim wint Sinds 1998 is de uitreiking van de JEC Composites Innovation Awards elk jaar een hoogtepunt tijdens de

beurs. Dit jaar werden zo'n 203 bedrijven en 499 partners voor hun innovaties op het gebied van composieten in de schijnwerpers gezet. Een internationale jury beoordeelde een brede waaier aan innovaties en koos uiteindelijk tien winnaars. Een selectie De Award in de categorie Building & Civil Engineering ging naar het Nederlandse Windesheim dat een innovatieve methode ontwikkelde om thermohardende composieten te kunnen hergebruiken in nieuwe producten. In Kunststof en Rubber is hier vorig jaar uitvoerig aandacht aan besteed (Groen licht voor industrieel hergebruik composiet, Kunststof en Rubber, nr. 2, 2021, pag. 20-23)). Bij deze methode worden de thermohardende end-of-life composietproducten verwerkt tot kleinere delen zoals stroken of vlokken, die als versterkingselementen dienen voor nieuwe producten. Het gaat hierbij om end-of-life producten zoals de rotorbladen van windmolens en composiet scheepsrompen.

Nieuw RTM-proces Winnaar in de categorie Automotive & Road Transportation – Surfaces werd autofabrikant Audi met een nieuw hogedruk resin-transfer-moulding proces waarmee naadloze integratie van flexibele zonnepaneelfolie in vezelversterkte kunststofonderdelen voor auto’s (dak, motorkap, enzovoort) in grote volumes mogelijk wordt. Het eindproduct heeft volgens de ontwikkelaars een zeer goed rendement (>200 Wp) en een lichtgewicht ontwerp (minimaal 50 procent lichter dan het standaard zonnedak).

Wieken Siemens Gamesa uit Denemarken won in de categorie Renewable Energy met hun Recyclable Blades, lange windturbinebladen voor de offshore, die na buitenbedrijfstelling kunnen worden opgelost en gerecycled door de matrix op te lossen onder mild zure omstandigheden. De versterkingen, kernmaterialen, kunst-

Op biomechanica gebaseerd ontwerp van een met beton gevulde composiet die krachten verdeeld in de knooppunten van hoogbelaste draagconstructies in de bouw. (ITFT (Institute for Textures and Fiber Technologies))

InfraCore

InfraCore – de in de categorie Maritiem Transport en Scheepsbouw andere Nederlandse genomineerde voor een JEC-innovatieprijs greep helaas mis. Het bedrijf is betrokken bij verschillende maritieme composietprojecten. Een daarvan is een composiet roerflap voor containerschepen met een lengte van 400 m. Het demonstratiemodel van de roerflap is succesvol getest tot 225 procent van de uiteindelijke ontwerpbelasting en is 30 procent lichter dan een stalen uitvoering. Het genomineerde project was het door InfraCore ontwikkelde helikopterdek voor een patrouilleschip van Damen (Wint Nederlandse helidek JEC Composites Innovation Award? ). Het dek werd genomineerd vanwege de enorme slagvastheid die is bereikt. Het bleek bestand tegen meerdere impacttesten van 1500 kg en dat is hoger dan de belasting van een landende helikopter. Ook bleek het bestand tegen felle brand en is licht van gewicht, zodat het makkelijk is te installeren en te verplaatsen.

www.infracore-company.com

stoffen en metalen onderdelen kunnen worden teruggewonnen. De matrix wordt teruggewonnen als thermoplastisch materiaal.

Combinatie Bcomp uit Zwitserland kreeg de Innovation Award in de categorie Sports, Leisure & Recreation voor een door samen met partners ontwikkelde Conexustechniek die het mogelijk maakt om thermohardende en thermoplastische materialen te combineren via een chemische verbinding. Samen met de partners ontwikkelde het bedrijf ampliTex vlasweefsel ter vervanging van koolstof- en glasvezels, en een biobased thermoplast PA6 ter vervanging van conventioneel PA6. Deze laag verbindt de verschillende materiaalsoorten met elkaar en maakt het mogelijk ze ook weer te scheiden door het product te verwarmen tot de verwekingstemperatuur van de thermoplast.

Lage milieu-impact Het Franse bedrijf Kairos won de prijs in de categorie Design, Furniture & Home met het door hen ontwikkelde recyclebare en composteerbare biomateriaal Kairlin. Hiermee kunnen onder andere bewegwijzeringsdisplays worden geproduceerd en gerecycled met een lage milieu-impact. Kairlin is een met Flax Poly (vlas) versterkt composietpaneel, dat in monolithische en sandwichstructuren wordt geleverd. De panelen zijn licht van gewicht, makkelijk te bewerken en hebben een gecontroleerde dikte- en oppervlakteafwerking.

Wikkeltechnologie In de categorie Equipment & Machinery was het het Duitse bedrijf Fibraforce dat in de prijzen viel met hun

Fibraforce-wikkeltechnologie. Deze technologie maakt de productie van grote volumes (675 kg/u) van op maat gemaakte multi-axiale thermoplastische cross-ply laminaten mogelijk door een in eigen huis ontwikkelde continu en ultrasnel wikkelproces.

Recyclebaar sandwichpaneel Winnaar in de categorie Aerospace-Applications werd het Zweedse bedrijf Diab. Het bedrijf ontwikkelde een 100 procent thermoplastisch (TP) en recyclebaar sandwichpaneel voor cabine-interieurs in vliegtuigen. Het sandwichpaneel is gemaakt van TP huiden en heeft een Diab Divinycell TP schuimkern. De huiden kunnen direct op de schuimkern worden gelast zonder lijmlaag. In de categorie Aerospace-Process viel de keuze van de jury op MTorres uit Spanje dat een geautomatiseerd OOA (out-of-autoclave/infusie) draagbaar productiesysteem voor een 4 m lange geïntegreerde composiet torsiebox van een vliegtuigvleugel (inclusief huid, stringers, liggers en verstijvers in een one-shot infusieproces) ontwikkelde voor Airbus.

Herontwerp carrosserie Het Jaguar Land Rover Project Tucana won de Award in de categorie Auromotive & Road Transportation Structural met een herontwerp van de carrosserie van een Jaguar I-Pace. Door de hoge volumes van meer dan 40.000 units per jaar is op weefsel gebaseerde fabricage met RTM- of autoclaaftechnologie hier niet haalbaar. De onderzoekers van het Tucana-project concentreerden zich daarom op het optimaliseren van materiaalgebruik en het maximaliseren van de MPa/ kg. Dit leidde tot een basisstructuur van snel uithardende koolstof- of glasvezels UD (Uni Directional). Ter versteviging en om de vezels met elkaar te verbinden werd gebruik gemaakt van CF-SMC (Carbon Fibre Sheet Moulding Compound) en GF-SMC (Glass Fibre Sheet Moulding Compound) vanwege de lage kosten, de korte cyclustijd en de grote ontwerpvrijheid waarmee complexe 3D-vormen kunnen worden gerealiseerd.

www.audi.de www.bcomp.ch www.diabgroup.com www.fibraworks.com www.jaguarlandrover.com www.kairos-jourdain.com www.mtorres.com www.siemensgamesa.com www.windesheim.nl

Leo de Ridder

SOLUTIONS FOR EVERY POLYMER

With extensive material knowledge and full focus on your process we develope masterbatches and special compounds that optimize and colorize your products.