Dikwandige composieten

r. Adriaan Beukers en dr.ir. Harald Bersee

Tussenstand: Nog een jaar te gaan

(Foto: Sam Rentmeester/FMAX)

“Over twintig tot dertig jaar heeft de Europese Unie een groot probleem. Dan zijn de huidige windmolenbladen van composiet met thermohardende kunststoffen te oud en moeten ze vervangen worden. Helaas zijn die bladen niet recyclebaar en dan hebben we dus een grote afvalberg. Die bladen moeten in de toekomst daarom van veel duurzamer materiaal gemaakt worden. Ik onderzoek of we de wieken ook van composiet met een thermoplastische kunststof kunnen maken. Na twintig tot dertig jaar kun je die verhitten en zo de oorspronkelijke componenten terugwinnen en hergebruiken. Dan is de grote afvalberg niet meer nodig.

Helaas zijn we nog niet zover. Ik moet voor de windmolenbladen platen van tien centimeter dikte maken. Tot nog toe heb ik al vijf centimeter gehaald. Ik denk dat ik tijdens mijn onderzoek meemaak dat we de tien centimeter halen.

Om die dikte te kunnen halen, onderzoek ik de invloed van dikte op de materiaaleigenschappen, waaronder restspanningen. Als je bijvoorbeeld van vloeibaar kunststof naar vast kunststof gaat, ontstaan restspanningen. Die meet ik, zodat ik precies weet hoe het materiaal zich gedraagt en wat ik aan het proces moet veranderen om tien centimeter te bereiken. Ik gebruik nu een methode waarbij ik glasvezelsensoren aan de composieten toevoeg. Die methode staat nog in de kinderschoenen maar is wel heel nauwkeurig in het meten van de restspanningen.

Mijn onderzoek is een tussenstap in een lang proces naar het maken van hoogwaardige, dikwandige composieten. De thermoplastische composieten die we nu maken, bevatten namelijk nylon. Dat is niet optimaal, want het neemt veel water op. Bij vliegtuigen en windmolens kan dat natuurlijk niet. Het zou beter zijn als we hoogwaardige kunststoffen, zoals polymides, gebruiken, maar dat is nu nog een brug te ver. Ik kijk er eerst naar hoe we tien centimeter dikte kunnen bereiken als we nylon gebruiken in de composieten. Als dat lukt, dan hoop ik dat de technologische vooruitgang snel zo ver zal zijn, dat we ook met polymides aan de slag kunnen.

De vliegtuigwereld is helaas zeer conservatief. Veel vliegtuigbouwers zien dikwandige composieten niet zitten, omdat er nu steeds problemen zijn met de productie. Maar ik ben niet bang dat mijn onderzoek in een la wordt gestopt. Want als vliegtuigbouwers dankzij mijn onderzoek zien dat het wel kan, zullen ze wel om gaan. Ik voel me af en toe een soort ambassadeur van het materiaal, als ik anderen van het nut van composiet probeer te overtuigen. Ik heb materiaalkunde gestudeerd en daar bestuderen ze bijvoorbeeld staal. Dat vind ik niet zo interessant, want dat wordt al sinds de ijzertijd bestudeerd. Composieten zijn het materiaal van de toekomst, daarom vind ik het spannend. Na mijn promotie zal ik er dan ook graag mee blijven werken.” (RV)

Naam: Ir. Patricia Parlevliet (28)

Nationaliteit: Nederlandse

Onderwerp: Materiaaleigenschappen in dikwandige composieten

Promotoren: Prof.ir. Adriaan Beukers en dr.ir. Harald Bersee

Tussenstand: Nog een jaar te gaan

(Foto: Sam Rentmeester/FMAX)

“Over twintig tot dertig jaar heeft de Europese Unie een groot probleem. Dan zijn de huidige windmolenbladen van composiet met thermohardende kunststoffen te oud en moeten ze vervangen worden. Helaas zijn die bladen niet recyclebaar en dan hebben we dus een grote afvalberg. Die bladen moeten in de toekomst daarom van veel duurzamer materiaal gemaakt worden. Ik onderzoek of we de wieken ook van composiet met een thermoplastische kunststof kunnen maken. Na twintig tot dertig jaar kun je die verhitten en zo de oorspronkelijke componenten terugwinnen en hergebruiken. Dan is de grote afvalberg niet meer nodig.

Helaas zijn we nog niet zover. Ik moet voor de windmolenbladen platen van tien centimeter dikte maken. Tot nog toe heb ik al vijf centimeter gehaald. Ik denk dat ik tijdens mijn onderzoek meemaak dat we de tien centimeter halen.

Om die dikte te kunnen halen, onderzoek ik de invloed van dikte op de materiaaleigenschappen, waaronder restspanningen. Als je bijvoorbeeld van vloeibaar kunststof naar vast kunststof gaat, ontstaan restspanningen. Die meet ik, zodat ik precies weet hoe het materiaal zich gedraagt en wat ik aan het proces moet veranderen om tien centimeter te bereiken. Ik gebruik nu een methode waarbij ik glasvezelsensoren aan de composieten toevoeg. Die methode staat nog in de kinderschoenen maar is wel heel nauwkeurig in het meten van de restspanningen.

Mijn onderzoek is een tussenstap in een lang proces naar het maken van hoogwaardige, dikwandige composieten. De thermoplastische composieten die we nu maken, bevatten namelijk nylon. Dat is niet optimaal, want het neemt veel water op. Bij vliegtuigen en windmolens kan dat natuurlijk niet. Het zou beter zijn als we hoogwaardige kunststoffen, zoals polymides, gebruiken, maar dat is nu nog een brug te ver. Ik kijk er eerst naar hoe we tien centimeter dikte kunnen bereiken als we nylon gebruiken in de composieten. Als dat lukt, dan hoop ik dat de technologische vooruitgang snel zo ver zal zijn, dat we ook met polymides aan de slag kunnen.

De vliegtuigwereld is helaas zeer conservatief. Veel vliegtuigbouwers zien dikwandige composieten niet zitten, omdat er nu steeds problemen zijn met de productie. Maar ik ben niet bang dat mijn onderzoek in een la wordt gestopt. Want als vliegtuigbouwers dankzij mijn onderzoek zien dat het wel kan, zullen ze wel om gaan. Ik voel me af en toe een soort ambassadeur van het materiaal, als ik anderen van het nut van composiet probeer te overtuigen. Ik heb materiaalkunde gestudeerd en daar bestuderen ze bijvoorbeeld staal. Dat vind ik niet zo interessant, want dat wordt al sinds de ijzertijd bestudeerd. Composieten zijn het materiaal van de toekomst, daarom vind ik het spannend. Na mijn promotie zal ik er dan ook graag mee blijven werken.” (RV)