Lichtgewicht materialen (composieten) Noden bij OEM's in Vlaanderen

Lichtgewicht materialen (composieten) Noden bij OEM's in Vlaanderen. Januari 2015

Inhoudstafel 1 Inleiding ............................................................................................................................................ 4 2 Opgesomde noden/parameters per bedrijf : ................................................................................... 5 2.1 Bombardier ................................................................................................................................ 5 2.2 CNHi ........................................................................................................................................... 6 2.3 Moeyersons ............................................................................................................................... 7 2.4 VDL Bus Roeselare ..................................................................................................................... 9 2.5 Samsonite ................................................................................................................................ 11 2.6 SABCA-‐Limburg ........................................................................................................................ 12 2.7 Exmore ..................................................................................................................................... 13 2.8 Ridley Bikes / Flanders' Bike Valley .......................................................................................... 14 2.9 Lazer Sport ............................................................................................................................... 14 2.10 Orfit Industries ...................................................................................................................... 15 3 Noden/parameters: ........................................................................................................................ 16 3.1 Kostprijs ................................................................................................................................... 16 3.2 Procestechnologie ................................................................................................................... 16 3.3 Gewicht (gewichtsreductie) ..................................................................................................... 17 3.4 Onderhoud, herstelling en inspectie ....................................................................................... 18 3.5 Slijtage, abrasie, krasvastheid .................................................................................................. 19 3.6 Impact, slagvastheid ................................................................................................................ 19 3.7 Veiligheid ................................................................................................................................. 20 3.8 Verwerkbaarheid en vormgeving ............................................................................................ 20 3.9 Esthetiek .................................................................................................................................. 21 3.10 Anti-‐vandalisme en anti-‐graffiti ............................................................................................. 21 3.11 Geluidsbeheersing (isolatie, demping, productie, ...) ............................................................ 22 3.12 Thermische eigenschappen (isolatie, warmtebestendigheid, thermische uitzetting) ......... 22 3.13 Modelleren en simuleren ...................................................................................................... 23 3.14 Sterkte/stijfheid ..................................................................................................................... 23 3.15 Maatvastheid, maatspeling ................................................................................................... 24 3.16 Verbindingen, assemblage .................................................................................................... 24 3.17 Recyclage ............................................................................................................................... 24

SIM Flanders – Bevraging composieten 2014

2

3.18 Vochteigenschappen ............................................................................................................. 25 3.19 Chemische bestendigheid ..................................................................................................... 25 3.20 Scattering/doorstraalbaarheid .............................................................................................. 25 3.21 Draadloze communicatie ....................................................................................................... 25 3.22 "Footprint" ............................................................................................................................ 26 4 Extra aandachtspunten: ................................................................................................................. 27 4.1 Slim design ............................................................................................................................... 27 4.2 Pilootlijnen ............................................................................................................................... 27 4.3 Aerodynamica .......................................................................................................................... 27 4.4 Multifunctionaliteit .................................................................................................................. 27 4.5 Delaminatie ............................................................................................................................. 28 4.6 Normen – regelgeving -‐ lastenboeken ..................................................................................... 28 5 Clustering van noden ...................................................................................................................... 29 6 Bijlagen ........................................................................................................................................... 32


3

1 Inleiding Dit document is het resultaat van een bevraging door SIM-‐Flanders bij Vlaamse OEM's over de vereisten gesteld aan lichtgewicht materialen (composieten) voor hun specifieke toepassingen. Een aantal Vlaamse OEM's, zowel wereldspelers als KMO's hebben aanvaard hieraan mee te werken door hun wensen duidelijk te formuleren en in de mate van het mogelijke ook te kwantificeren. Vanuit vorige initiatieven was reeds gebleken dat tal van wensen gemeenschappelijk zijn voor meerdere markten (zie ook bijlage 1). Het is daarbij heel belangrijk dat deze aandachtpunten niet op zich staan, het is geen "of-‐verhaal" maar een "en-‐verhaal". Composieten hebben voor deze OEM's pas zin als ze de verschillende noden samen invullen. Zowat steeds gaat het over vervanging van bestaande materialen in bestaande producten. Daarbij moeten de eigenschappen van de momenteel gebruikte materialen worden overtroffen terwijl er slechts zelden een meerprijs kan voor betaald worden. Kostprijs is daarom een uiterst belangrijke factor. Naast de veel gehoorde mechanische en chemische eigenschappen van composieten wordt eveneens aandacht gevraagd voor esthetiek, veiligheid, geluidsproblematiek en de mogelijkheden tot verwerken, onderhoud en herstelling. Voor het samenstellen van dit document werd fysisch vergaderd in Zwijnaarde op 8 oktober 2014 met: • • • • • • •

• • •

Bombardier BN -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Paul Pieters CNHi -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Pieter Steen Flander's Bike Valley -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Marc Hufkens Moeyersons -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Kristo De Pooter Orfit Industries -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Koen Borghs SABCA-‐Limburg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Steven Wathiong VDL Bus Roeselare -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Marc Bottecaer Geert De Clercq -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ SIM-‐Flanders Dominique Maes -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ SIM-‐Flanders Guido Verhoeven (deels) -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ SIM-‐Flanders

Enkele andere bedrijven konden die dag niet aanwezig zijn, maar stuurden info door en werken nadien mee aan het tot stand komen van dit document. • • •

Lazer Sport -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Guy Debruyne Ridley Bikes -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Danny Ceunen Samsonite -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ Pauline Koslowski

In hoofdstuk 2 worden de noden per bedrijf besproken, in hoofdstukken 3 en 4 worden de verschillende noden besproken en wordt aangegeven voor welke bedrijven deze gelden. In hoofdstuk 5 wordt een clustering aangegeven. Tenslotte zijn een aantal bijlagen opgenomen. Dit document wordt nu breder verspreid om in overleg met de (potentiële) actoren te definiëren op welke punten er grensverleggend onderzoek noodzakelijk is.


4

2 Opgesomde noden/parameters per bedrijf : 2.1 Bombardier Contactpersoon: Paul Pieters Bombardier, afdeling BN in Brugge, is een producent van spoorwegrijtuigen (trams en treinen). Toepassingen voor composietmaterialen liggen o.a. in (zie ook slides in bijlage 2): • •

Buitenkant: cabinebekleding, dakbekleding Binnenkant: o Trapzone: plafondbekleding, zijwandbekleding, deurstijlen, scheidingswanden o Zone van de binnendeuren: sluitstukken aan het plafond. o Passagierscompartiment: sluitstukken aan plafond, bagagebakken, vensterbekleding, behuizing van de beeldschermen, bekleding onder de zetels, behuizing van de intercirculatiezone.

Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: • • • • •

•

•

• •

• • • •

Esthetiek (oppervlaktekwaliteit): kleurvast en krasvast ; customized esthetics binnenin ; Anti-‐vandalisme – anti-‐graffiti Trilling (vermoeiing/veroudering) : geluidscomfort Maximale sterkte en stijfheid: E-‐modulus moet hoger zijn dan deze van 4 mm dik glasvezelversterkt polyester. Er kan optimalisatie gebeuren (zie normen met alle data) Brandveiligheid: nieuwe EU norm (EN45545) is heel streng voor nieuwe materialen (o.a. geen vuur vatten en geen giftige rook ontwikkelen), zie ook bijlage 5; in bepaalde gevallen wordt een polyester composiet nu terug door aluminium vervangen ! Lastenboeken : o SNCF: NF F 01 281 (Al-‐verstijvers mogen niet voor polyesters) o NMBS: L 37 Rollend materieel (tram en trein) ; de buitencabine en het dak waren vroeger metaal nu in meer in glas/polyester, maar voor sommige treinen worden delen van het dak terug in metaal geproduceerd; voor vlakke oppervlakken zijn aluminiumplaten het goedkoopst ; binnen zijn complexe vormen noodzakelijk in composiet (plafond, wand, deur) ; in nieuwste modellen worden cantilevers gebruikt voor zetelbevestiging Zetelbevestiging moet 5g weerstaan. Minimaal gewicht voor gewichtsreductie is een heel belangrijk criterium m.b.t. asbelasting (=spoorbelasting). Zo is de maximale asbelasting voor de nieuwe rijtuigen van de NMBS 22ton/as. Er zijn 2 assen per bogie en 2 bogies per rijtuig. D.w.z. dat in maximale belasting (crush load) het rijtuig op elk van de 4 assen niet meer belasting mag hebben dan 22 ton! Er zijn veel optimalisaties mogelijk, maar brandveiligheid is momenteel de hoogste prioriteit Maatvastheid. Onderhoud en herstelling van composietmaterialen, herstelling van composietmaterialen moet gemakkelijk uitvoerbaar zijn. Kostprijs: moet laag zijn om te kunnen concurreren bij offertes. Een juiste benchmark voor de kostprijs is sterk afhankelijk van het onderdeel waarvoor het gebruikt wordt en dan vooral van de complexiteit ervan.


5

2.2 CNHi Contactpersoon: Pieter Steen CNH Industrial (CNHi) is constructeur van landbouwwerktuigen. Toepassingen voor composietmaterialen liggen zowel in de body panels en zichtbare delen alsook in de functionele delen van o.a. "combines", zie ook slides van CNHi in bijlage 3 Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot (composiet)materialen zijn: • • • • •

•

• •

• • • •

•

• • •

Esthetiek (oppervlaktekwaliteit): 2-‐3 meter grote panels; Slagvastheid (impact), dit in functie van de toepassing. Abrasie : voor functionele delen kunnen zeer hoge eisen worden gesteld. Nu wordt o.a. 'Hardox' (slijtvast staal) gebruikt b.v. voor machines voor de rijstoogst. Trilling (vermoeiing/veroudering): geluidscontrole voor functionele delen is belangrijk; tunen naar bepaalde frequenties die worden geabsorbeerd. Temperatuursbestendigheid: van zeer lage ("Canadacondities" = -‐20°C.) tot zeer hoge tropische temperaturen. In de buurt van de motoren van 600 pk kunnen deze oplopen tot 180 en 300°C. "Verbrossing" bij zeer lage temperaturen moet vermeden worden (transport in noordelijke regio's). Herstel (inspecteerbaarheid/onderhoud) : klanten hebben een voorkeur voor metaal om zelf herstellingen uit te voeren aan panels, deze voorkeur is gebaseerd op hun ervaring met metaal en gebrek aan kennis met composieten, is deels perceptie van de klant. Ook bij functionele delen is herstelling belangrijk na impact van b.v. stenen. Ecologisch aspect (recyclage/bio.) Manufacturing footprint. CNHi bedoelt met "footprint" de mogelijkheid om grote stukken ter plaatse te produceren en assembleren in andere continenten, voordelen hiervan zijn besparing op transportkosten en ontwijken van soms hoge importtaksen. Lastenboeken: deze zijn in geval van landbouwmachines niet genormeerd maar toch belangrijk Esthetische delen voor in de cabine. Combines bestaan op heden grotendeels uit metaal. Voor de deksels van de graantank wordt naar een oplossing gezocht in lichtgewicht materiaal. Bij functionele delen vooral aandacht nodig naar impactweerstand, abrasie, geluidsreductie Bij CNHi is geluidsreductie momenteel een item m.b.t. tot de stuurcabine, dit naar de bestuurder toe. Gewicht: asbelasting op de weg is een zeer dringend probleem. Dit is momenteel dé reden om te overwegen om metaal te vervangen door composiet. Daar bij de eindklant (landbouwers) de perceptie echter nog is dat dergelijke machines enkel in metaal stevig kunnen zijn gaat de voorkeur momenteel nog uit naar het realiseren van gewichtsreductie via design. Om overschrijding van aslasten op de weg te vermijden heeft CNHi op heden een "derde as" op productiemachines. Slijtage: sommige stukken moeten jaarlijks worden vervangen, andere hebben een langere levensduur. Door met slijtvastere materialen te werken kan het onderhoud worden beperkt. Kostprijs: als benchmark voor de verschillende onderdelen mag men uitgaan van de huidige kost in metaal. Voor de as voor " threshing and separation" (zie blz. 5 in bijlage 3) is het nuttig indien deze uit composietmateriaal kan gemaakt worden. Vraag is of de knowhow uit de fietsindustrie hier kan ingezet worden.


6

2.3 Moeyersons Contactpersoon: Kristo De Pooter Moeyersons is producent van carrosseriebouw voor vrachtwagens en opleggers. Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: • • • •

•

• • •

• •

•

•

Esthetiek (oppervlaktekwaliteit): er wordt een vlak uiterlijk gevraagd. Op de buitenkant moet publiciteit aangebracht kunnen worden. Temperatuursbestendigheid en warmte-‐isolerend vermogen: belangrijk bij vrachtwagens voor koeltransporten. Voedselveiligheid: bij vervoer van voedingswaren is er dikwijls contact van de lading met de binnenkant van de laadruimte, hierbij spelen regels van voedselveiligheid een rol. Voor wanden en panelen voor opleggers en speciale vrachtwagens wordt momenteel veel gebruik gemaakt van zgn. GRP, d.i. multiplex met polyester huid (belangrijk voor reclame). Daarnaast worden ook panelen gebruikt bestaande uit PU-‐schuim met een staalplaat van 0,6mm dik of panelen bestaande uit een PES-‐honingraatstructuur. Voor de verbindingen van deze panelen worden verscheidene technieken gebruikt. Voor de GRP-‐panelen worden in hoofdzaak lijm en avtainers gebruikt, voor staalplaatpanelen en PES-‐ honingraat worden blindklinknagels (rivetten) gebruikt. Schroeven worden enkel gebruikt om op GRP-‐panelen bindrails of stootranden te bevestigen. Wanneer composietplaten worden gebruikt moeten bij voorkeur dezelfde of analoge verbindingstechnieken kunnen aangewend worden. In elk geval moeten de verbindingen minstens even stevig zijn. Multifunctionaliteit ("intelligent composiet"). Stijfheid: stijve vlakke platen (sandwich) Sterkte bij vlakke platen met dimensies van 13,4 x 2,7 m , zoals bij treinen en bussen is er geen mogelijkheid om verstijvingsribben te gebruiken. In dit geval omdat deze ten koste gaan van de laadruimte. Een zijwand van 13,4 x 2,7 m moet kunnen weerstaan aan 12.000 daN gelijkmatig verdeelde druk. De voorwand van 2,4 x 2,7 m moet kunnen weerstaan aan 15.000 daN gelijkmatig verdeelde druk. Dit voor de norm m.b.t. ladingszekerheid: EN 12642 XL. Herstelbaarheid: bij beschadiging moet de vrachtwagen vlot herstelbaar zijn. Kostprijs is zeer belangrijk, prijs van de vrachtwagen mag niet stijgen door gebruik van nieuwe materialen. Daarom is de benchmark voor standaard vlakke panelen momenteel 35-‐ 40 €/m2. Indien het paneel extreem licht is mag het eventueel ook iets duurder zijn. Gewicht: hoe lager het gewicht van de vrachtwagen, hoe hoger de payload. Momenteel zijn volgende gewichten in gebruik: o standaard geïsoleerde panelen van 30mm dik: ong. 12 kg/m2 o standaard "GRP" van 20mm dik: ong. 17 kg /m2 o lichte polyester of aluminium panelen: ong. 7 kg /m2 Geluidsisolatie evenals geluidsproductie zijn belangrijke items. Tijdens het rijden maakt de „kast” in principe weinig of geen geluid. Vooral bij het bij laden en lossen zijn beiden een aandachtspunt, die nog aan belang winnen omdat laden en lossen steeds meer verschuift naar tijdstippen "buiten de gewone uren”. Hoofdoorzaak van de geluidsoverlast is dan het tegen elkaar stoten van de lading, meestal karren en paletten en in mindere mate het resoneren van het paneel als er tegen gereden wordt. In het eerste geval moet de


7

•

geluidsisolatie de overlast beperken, in het tweede geval is het zaak dat er zo min mogelijk storend geluid wordt geproduceerd. De levensduur van een vrachtwagen moet minstens 10 jaar bedragen. Een belangrijk probleem hierbij is delaminatie, de huidige polyesterpanelen, maar ook honingraatpanelen hebben hier vaak moeite mee.

GRP plaat

Oplegger met GRP panelen

Oplegger gemaakt met panelen uit PU-‐schuim bekleed met staalplaat. Kleine naad om de 1200mm.


8

2.4 VDL Bus Roeselare Contactpersoon: Marc Bottecaer VDL Roeselare produceert coaches en bussen. De redenen waarom composieten en/of sandwich materialen bij VDL worden toegepast zijn: • Combineren van functionaliteiten zoals dragende structuur, sterkte (stijfheid), isolatie en afwerking. • Toevoegen van extra functionaliteiten bij het onderdeel (b.v. lijmgroef, scharniertand, …). • Reductie van arbeidsuren in de productielijn. • Aanbrengen van één samengesteld onderdeel in de wagen i.p.v. verschillende onderdelen. • Lichter en goedkoper maken van de constructie. • De trend waarbij lassen meer en meer wordt vervangen door assemblage en verlijmen. Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: •

•

• • •

•

•

• • •

Voor VDL is multiplex dé referentie, een composiet dat de eigenschappen van multiplex haalt of verbetert en niet duurder is, is sowieso een hit. Multiplex is goedkoop, licht en sterk maar zeer moeilijk te vervormen. Vormgeving (verwerkbaarheid/arbeidskost/automatisering/verbindingen) : inserts in sandwichvloeren voor stoelen, volgens richtlijn ECE R14 ; complexe vormen voor ruimteoptimalisatie. Esthetiek (oppervlaktekwaliteit): anti-‐graffiti (lak) voor b.v. polyester afwerkkappen ; vooral de binnenzijde stelt hoge eisen. Anti-‐vandalisme. Trilling (vermoeiing/veroudering): geluidsisolatie van de motorruimte ; enerzijds geluidsabsorptie, anderzijds isolatie. Geluidsabsorberende materialen moeten afgedekt worden met een folie. Voor geluidsisolatie is gewicht nodig, wat diametraal staat tegenover de eigenschap van lichtgewicht bij composieten. Geluidsisolatie via met BaSO4 gevuld composiet. Combineren van opnemen hoge en lage frequenties. Vroeger werd het gewicht verhoogd (=lood toegevoegd) om het geluid te absorberen, nu moet het gewicht verlagen, dit is contraproductief naar geluidsnormen toe. Hoe op te lossen? E.modulus, 3mm polyester-‐glas (gebruik van sandwichpanelen voor vloeren zonder ingewikkelde ondersteuningen) ; belangrijk m.b.t. stoelbevestiging op de vloer ; b.v. structuren voor cabine in ABS bekomen via spuitgieten zijn te 'slap'. De stijfheid van multiplex is voor veel toepassingen OK. De eisen verhogen i.v.m. veiligheid bij botsingen: meten 3g doorstaan bij bussen (zie bij Bombardier: treinen 5g wegens hogere snelheid) Temperatuursbestendigheid: o rond de motorruimte hogere eisen = thermische isolatie. o kunnen weerstaan aan uiterste temperaturen: in Scandinavië tot -‐30°C: materiaal mag niet bros worden. Brandveiligheid: speelt een grote rol, er bestaan zeer specifieke regels zoals EU richtlijn ECE R118 . Multifunctionaliteit (intelligent composiet) : stijfheid, geluidsisolatie, constructie. Ecologisch aspect (recycling/bio.) : recycleerbaar (thermoplasten zoals ABS) maar dit is eerder naar de toekomst toe belangrijk


9

• •

Kostprijs: mallen voor polyester zijn zeer goedkoop, bussen staan zeer sterk onder prijsdruk, daarom moet men goedkope materialen gebruiken. De kostprijs van de kunststofdelen is sterk afhankelijk van de grootte en de vorm, maar niettemin wordt nog altijd een duidelijk verschil opgemerkt tussen glasvezelversterkt (GFR) polyester en spuitgegoten ABS, en dit zowel voor wat betreft de stukprijzen alsook de malkosten Voorbeeld voor een wand achter de chauffeur (zie figuur) o GFR polyester: 230 EUR per stuk met eenmalige malkosten van 6.750 EUR o ABS (via spuitgieten): 460 EUR per stuk met eenmalige malkosten van 26.000 EUR

Wand achter de chauffeur op een bus (figuur VDL Bus Roeselare) •

•

•

•

Extra passagierscapaciteit wordt als bonus in de prijsvergelijking meegenomen, elke 70kg minder = 1 passagier meer, wordt als x EUR/persoon in bonus genomen op de kostprijs. Hoeveel dit bedrag is, is afhankelijk van tender tot tender. Als voorbeeld kan een tender van De Lijn worden aangehaald: o TCO (Total cost = eenheidsprijs + kosten verbruik + onderhoudskosten) ! staat op 65 ptn o Technische kwaliteit staat op 35 ptn (capaciteit passagiers maakt hiervan deel uit met 6 ptn) ! 1 passagiers betekent ongeveer 0,6 ptn, of berekend t.o.v. de eenheidsprijs is dit ongeveer 3.500 EUR. Lastenboeken: er zijn meer dan 100 lastenboeken (verschillen per land) (meer dan bij treinen en trams). Lastenboeken zijn eigenlijk een compilatie van alle voorgekomen klachten en defecten, na elk probleem wordt dit omschreven en opgenomen waarbij wordt gesteld dat dit niet mag voorkomen in de te kopen bus. Vloerconstructies in de bussen, men eist steeds lagere vloeren om het instappen gemakkelijker te maken, maar dit geeft problemen. Zo kan de brandstoftank niet meer onder de vloer worden gemonteerd. Daarom worden kunststoftanks bij stadsbussen in de ruimte geïntegreerd. Kunststoftanks worden geproduceerd via rotormoulding. Brandstoftanks waren eerst van staal, overgang naar aluminium gaf 50% gewichtsreductie, maar bij overgang naar kunststof werd geen verdere gewichtsreductie gerealiseerd want wetgeving naar kunststof is strenger dan voor metaal (waarom?), dit brengt veel strengere eisen met zich mee. Polyester afwerkkappen (esthetiek, geluid, integratie, anti-‐graffiti)


10

• •

• • • • •

Vergeleken met treinen is de asbelasting veel kritischer bij bussen omdat deze op banden rijden en niet op metalen wielen. Composieten zijn enkel zinvol als je veel functies kan combineren (zie hoger vgl. met multiplex). Ideaal zou een vormvriendelijke composiet zijn op basis van multiplex-‐ componenten (hout + lijm) (betonplex met fineerlaag is ook een zeer interessante toepassing). Noden voor bussen zijn zeer gelijklopend met de noden voor treinen! De kostprijs is wel nog belangrijker door zeer goedkope import globaal en dus zeer veel concurrentie. 'Acoustic composite'. Modelleren is belangrijk. Verbindingen. In de motoreenheid is vochtopname en vochtbestendigheid een item, ook oliebestendigheid.

2.5 Samsonite Contactpersoon: Pauline Koslowski Samsonite is producent van o.a. reiskoffers. Een van de belangrijkste karakteristieken van reiskoffers is dat ze de bagage handling op de luchthavens moeten overleven. Bij het uitladen van het vliegtuig komen zeer lage temperaturen voor, dit heeft een belangrijke invloed op de impactweerstand van de koffer. Daarnaast moet een reiskoffer attractief zijn en makkelijk te produceren. Attractief betekent niet alleen "er goed uitzien", het "groene aspect" wordt ook steeds belangrijker bij een groeiend deel van de klanten. Daarom zijn een laag gewicht en de recycleerbaarheid belangrijke aandachtspunten. Daarnaast kan het gebruik van natuurlijke producten (natuurlijke vezels en biopolymeren) aan belang winnen eens ze beschikbaar worden aan competitievere prijzen. Composietmaterialen voor kofferschalen moeten aan een aantal voorwaarden voldoen: • Goede verhouding stijfheid/ slagvastheid. • Krasvastheid. • Laag gewicht (niet meer dan 1kg/m²). • Aanvaardbare prijs (max. 20 EUR/kg). • Goede verwerkbaarheid in grote aantallen met korte cyclusduur. • Mogelijkheid tot differentiatie van look (fashion) = esthetiek. • Recycleerbaarheid ( thermoplasten). De mogelijkheid tot differentiatie van het esthetische aspect kan vertaald worden in een aantal technische kenmerken zoals • • •

Bedrukbaar zijn. Uitgebreid kleurenpallet moet beschikbaar zijn, koffer is in de regel monochroom, maar sommige materialen zijn enkel in natuurkleur of zwart beschikbaar, wat onvoldoende is. Mogelijkheid om de oppervlaktetextuur aan te passen.

Voor kleine onderdelen kan dit iets anders liggen, stijfheid moet meestal iets hoger zijn, kost mag iets hoger zijn wegens het lager verbruik.


11

2.6 SABCA-‐Limburg Contactpersoon: Steven Wathiong SABCA-‐Limburg ontwikkelt en produceert thermoset composietstukken (carbon, glas & aramide) voor de lucht-‐ en ruimtevaart. Belangrijk is op te merken dat SABCA-‐Limburg als constructeur van (vliegtuig)onderdelen zelf niet ontwerpt. De te gebruiken materialen en technologie worden volledig voorgeschreven door de klant, die een grote (vliegtuig)constructeur is. Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: •

•

•

•

•

Vormgeving (verwerkbaarheid/arbeidskost/automatisering/verbindingen) o Modelleren van zowel materiaal als proces/verwerkingsstappen (hotforming en autoclaaf) is belangrijk o Automatische inspectie met thermografie o Hogere efficiëntie op freesmachine (het frezen van carbon vergt onderzoek) o Hogere efficiëntie van tapelayering o Automatiseren van procestechnologie o Automatisch wegschuren van lagen voor herstellingen o Schuren van stukken om te verven o Verven op zich is een item o Nieuwe (prepreg) processing technieken (FB, RTM, SQRTM, injection moulding) o Het is niet vanzelfsprekend om reeds in de mal de gaten en freesbewerkingen te voorzien. Esthetiek (oppervlaktekwaliteit): vliegtuigen moeten geverfd worden in de kleuren van de luchtvaartmaatschappij. Daartoe moet het oppervlak geschuurd worden, dit proces kan problemen geven. Herstel (inspecteerbaarheid/onderhoud) : o Wanneer fouten worden vastgesteld is het goed dat m.b.v. simulatiemodellen de impact kan ingeschat worden ten einde de herstellingen te vergemakkelijken (SIM M3Strength) o Gebruik van thermografie o Het uitvoeren van herstellingen ('repairs') is een heel intensieve operatie en complex. Het gebruikte productieproces genereert veel fouten waardoor er veel herstellingen moeten gebeuren, b.v. luchtinsluitingen, hars/vezel verhouding, enz. . Soms zijn aanzienlijke delen van de productie is "scrap"! o Onderscheid te laken tussen herstel van fouten binnen het productieproces, dus alvorens product de fabriek verlaat en herstelling/onderhoud van slijtage en schade. Beiden zijn belangrijk. Bewerking van composieten (boren en frezen) is heel moeilijk ! Heel belangrijke bekommernissen rond EH&S aspecten van carbonvezel: stofvorming tijdens het bewerken ! Pilootlijnen zijn belangrijk, er is zeer weinig tijd voor optimalisatie tussen order en levering, hierdoor is het zeer moeilijk ontwikkeling te doen. Naast deze tijdsdruk zijn het te dure applicaties om 'mee te spelen'. Defectcontrole tijdens productieproces zou evenwel kunnen verminderen door piloottesten uit te voeren.


12

2.7 Exmore Contactpersonen: Jaak Geboers/ Eric van Rooy Exmore is producent van apparatuur voor vapour phase soldering, een technologie die gebruikt wordt bij de productie van PCB's (printed circuit boards).

Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: • •

•

• • • •

Vormgeving (verwerkbaarheid/arbeidskost): frezen E.mod moet voldoende hoog zijn, het materiaal moet constant stijf blijven gedurende de temperatuurscycli waarbij de temperatuur schommelt tussen 60 en 260°C, maximaal gaat de temperatuur hierbij tot 270°C, wat de meest kritische temperatuur is. De doorbuiging moet hierbij zo klein mogelijk zijn, rekening houdend met de massa van de PCB's die in totaal beneden 1 kg blijft. Temperatuursbestendig: vapour phase soldering verloopt bij 260-‐270°C. Hierbij moet het composiet vormvast blijven (lage expansiecoëfficiënt), het mag niet geleidend zijn (lage warmtegeleiding) en mag geen water absorberen. Kost < 150 EUR/ plaat van 540x540mm. Antistatisch zijn (elektriciteit) Machinebehuizing en liftplaat zijn uit composiet, een alternatief voor Schnaidt materiaal wordt gezocht (zie bijlage 4) Het materiaal moet bestendig zijn tegen chemicaliën.


13

2.8 Ridley Bikes / Flanders' Bike Valley Contactpersoon RB: Danny Ceunen Contactpersoon FBV: Marc Hufkens Ridley is fabrikant van (race)fietsen en Flanders' Bike Valley is een onderzoekscentrum voor de fietssector. Ridley is de grootste fietsfabrikant in België (ong. 40.000 fietsen/jaar). Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: •

• • • •

• •

Vormgeving (verwerkbaarheid/arbeidskost/automatisering/verbindingen) : doelstelling is de productie van fietsen terug te kunnen brengen naar België. Dit kan grotendeels verwezenlijkt worden enerzijds door de arbeidskost te verlagen via automatisatie en anderzijds door via betere beheersing van het proces de hoeveelheid tweede keus (afval) te verminderen. Esthetiek (oppervlaktekwaliteit): niet echt een uitdaging meer voor fietsen. Slagvastheid: bij valpartijen zijn kunnen de composiet ("carbon") onderdelen breken, terwijl de metalen fietsen plooien. Dit kan een probleem zijn. Multifunctionaliteit ("intelligentie") : sensoren inbouwen, wireless communication De gebruikte materialen voor de productie van fietsframes is gestandaardiseerd. Het design wordt nog bepaald door de ontwerper en kan volledig nieuw, de gebruikte materialen worden momenteel evenwel gekozen uit de beschikbare standaardmaterialen. Bewerking van carbonvezelversterkt composiet: schuren en frezen geeft stof waarvan de EH&S aspecten nog onvoldoende bekend zijn! Gewicht van de fiets nog verder te verlagen. Zelfs bij de huidige UCI-‐regels van minimaal 6,8 kg/fiets blijft dit belangrijk.

2.9 Lazer Sport Contactpersoon: Guy De Bruyne Lazer is fabrikant van helmen. Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: • • • • • •

Vormgeving (verwerkbaarheid/arbeidskost/automatisering/) Gewicht Aerodynamica Wireless communicatie Impact Esthetiek


14

2.10 Orfit Industries Contactpersoon: Koen Borghs Orfit is leverancier aan de medische sector. Zij produceren materialen voor radiotherapie, revalidatie en orthesen en prothesen. Belangrijke eisen/parameters met betrekking tot composietmaterialen zijn: • •

•

• •

E.mod moet hoog zijn om doorbuiging te vermijden bij gebruik. (voor radiotherapie hoge stijfheid maar geen hoge densiteit om scattering te vermijden) Voor radiotherapie: o Lage densiteit nodig en indirect laag gewicht nodig vanwege stralingsverstrooiing, materialen zoals glas en metalen kunnen niet gebruikt worden. o Maatspeling: zeer strenge normen op de dimensies. In een aantal toestellen worden magnetische velden opgewekt (NMR scan). In dit geval mogen er geen metalen worden gebruikt in deze ruimte omdat deze door de magnetische velden in beweging komen en de patiënt kunnen verwonden analoog aan een kogel. Kostprijs is in de markt van revalidatiemateriaal, orthesen en prothesen minder belangrijk voor producent wegens terugbetaling door ziekteverzekering. Esthetiek, vooral bij orthesen, prothesen, revalidatiemateriaal.


15

3 Noden/parameters: 3.1 Kostprijs Uiteraard moeten de materialen in eerste instantie voldoen aan een aantal mechanische en esthetische eisen. Maar de kostprijs is een zeer belangrijk punt. Veel OEM's staan onder prijsdruk. De totale kostprijs is dan enerzijds de aanschafkost van de materialen en anderzijds de proceskost om het te verwerken in het uiteindelijke product. M.a.w. als men een bestaand materiaal vervangt door een composiet mag dit de totale kost van het product niet verhogen, verlagen is uiteraard nog beter. In bepaalde gevallen kan van deze regel afgeweken worden. Zo zal voor transportmiddelen (vrachtwagens, vliegtuigen, treinen, bussen, ...) het verlagen van het gewicht enerzijds de payload verhogen en anderzijds het energieverbruik gunstig beïnvloeden. In een aantal sectoren wordt dit in rekening gebracht bij de verkoop en aanvaardt de klant een invloed op de prijs (vliegtuigen, bussen) in andere gevallen niet (vrachtwagens). Bij sommige producten aanvaardt de klant dat gewichtsverlaging een ernstige impact heeft op de prijs. Typisch voorbeeld is de markt van racefietsen. Bij de overgang van aluminium naar composiet ("carbon") werd door de klant volkomen aanvaard dat dit type fiets een luxe product was en een meerprijs gewettigd was. In de sportsector (recreatief zowel als competitief) komt dit meer voor, in andere sectoren helemaal niet. Bedrijven die de parameter kostprijs aanhaalden: • • • • • • • • •

Bombardier CNHi Samsonite VDL Moeyersons Orfit Ridley SABCA-‐Limburg Exmore

3.2 Procestechnologie Heel sterk verwant met de kostprijs is de procestechnologie. Door deze te optimaliseren en te automatiseren kan de kostprijs gedrukt worden en wel door inwerken op twee belangrijke facetten. Ten eerste de arbeidskost, ten tweede de hoeveelheid tweede keus, welke in vele gevallen afval ("scrap") is. Composietproductie is nog een relatief jonge industrie en was bij het ontstaan zéér arbeidsintensief. Dit maakt ze zeer gevoelig voor delocaliseren naar lageloonlanden. Voor een aantal sectoren is dit gebeurd. Schoolvoorbeeld hiervan is de productie van fietsframes die zowat volledig naar het Verre Oosten is verhuisd. Daarnaast is de huidige stand van de procestechnologie voor verscheidene composieten zodanig dat hoge percentages de productspecificatie niet halen. Naargelang de sectoren worden percentages van 20 tot 60% aangehaald. In bepaalde gevallen kunnen de fouten worden weggewerkt, in andere niet en dan is het product meestal onverkoopbaar. SIM Flanders – Bevraging composieten 2014

16

Aanpassen van de procestechnologie en vooral automatisering lijkt een piste om zowel arbeidskost als procesbetrouwbaarheid te verhogen. Bedrijven die met deze problematiek te maken hebben zijn bedrijven die ofwel zelf hun composieten produceren of er zeer dicht bij staan en rechtstreeks met de gevolgen ervan te maken hebben. Deze zijn een minderheid binnen de aanwezige OEM's. De vraag mag evenwel gesteld worden of OEM's niet vlotter tot eigen productie zouden overgaan indien deze problematieken worden verholpen. Een ander aspect is de mogelijkheid om de technologie ook te gebruiken in andere landen/continenten voor lokale productie. Dit wordt verder apart besproken onder de subtitel "Footprint" Bedrijven die de parameter procestechnologie aanhaalden: • •

SABCA-‐Limburg Ridley

3.3 Gewicht (gewichtsreductie) Door traditionele materialen te vervangen door composieten kan normaliter een gewichtsbesparing worden gerealiseerd. Dit biedt zowat steeds voordelen, het enige gesignaleerde nadeel dat gepaard gaat met gewichtsbesparing is dat het eindproduct daardoor minder geluid absorbeert. Vroeger werd een product (met lood) verzwaard om geluidsreductie te bekomen, nu gebruikt men composiet om het gewicht te verlagen, wat dus contraproductief werkt. Daar waar het technisch mogelijk is om met composiet het gewicht van een product of onderdeel te verlagen blijkt dit in bepaalde gevallen te worden geneutraliseerd of beperkt door regelgeving. Slim design wordt dan tegengewerkt door regels en normen die in bepaalde gevallen voor composietmateriaal strenger zijn dan voor metaal. Twee aangehaalde gevallen zijn enerzijds de UCI-‐regel die stelt dat een wedstrijdfiets minstens 6,8 kg moet wegen, anderzijds de brandstoftank in autobussen. Toen men overging van staal naar aluminium was het mogelijk om een gewichtsreductie van 50% te realiseren, toen men overging naar kunststof bleek dat de wettelijk opgelegde normen voor deze materialen strenger zijn dan voor metalen waardoor er geen verdere gewichtsreductie kon gerealiseerd worden. Bedrijven die deze parameter aanhaalden: • • • •

•

Bombardier: de aslast = belasting/as is belangrijk CNHi: de aslast is een dringend item. Ofwel wordt een derde as ingebouwd in de zwaardere machines ofwel moet het totaalgewicht naar beneden. Samsonite: hoe lager het gewicht van de reiskoffer, hoe meer bagage er mee kan. VDL: enerzijds wordt de aslast beperkt, anderzijds betekent elke 70kg in gewichtsbesparing een extra passagier, dit wordt bij aanbestedingen in rekening gebracht. Een extra passagier wordt gelijk gesteld aan een bepaald bedrag waarmee bij de vergelijking tussen de offertes wordt rekening gehouden. Moeyersons: de wet legt een maximale belasting/as op voor vrachtwagen op de weg. Door gewichtsbesparing op de vrachtwagen (tarra) mag de payload (netto) verhogen om tot hetzelfde totaalgewicht (bruto) te komen en dus de maximale asbelasting niet te overschrijden.


17

•

• •

Ridley: hoe lichter een fiets hoe beter. Bij officiële wedstrijden is het gewicht naar beneden beperkt tot 6,8 kg, maar niet voor wielertoeristen welke dé markt zijn van fabrikanten van racefietsen. Bij wedstrijden wordt het gewicht kunstmatig verhoogd door onder aan de fiets lood te bevestigen wat als voordeel heeft dat het zwaartepunt van de fiets verlaagd, voor hobby-‐gebruik hoeft dit niet. Lazer: bij fietshelmen is het gewicht een item naar comfort toe. Hoe lichter de helm, hoe comfortabeler voor de gebruiker. Orfit: de verstrooiing (scattering) van (Röntgen)stralen verlaagt bij lager gewicht. Dit is belangrijk voor apparaten voor radiotherapie.

3.4 Onderhoud, herstelling en inspectie Er moet hierbij een onderscheid worden gemaakt tussen herstelling tijdens de productie en onderhoud/herstelling tijdens de gebruiksfase. Bij de eerste is het de bedoeling de productie-‐ uitval te verminderen door productiefouten te herstellen. In het tweede geval worden problemen van normale slijtage opgevangen of de breuken door ongevallen hersteld. Normale slijtage kan abrasie zijn. Bij ongevallen is het zo dat er momenteel weinig plaatsen zijn waar men composieten kan laten herstellen terwijl dit voor metaal wel kan, voorbeeld zijn herstelplaatsen voor autokoetswerk, bij landbouwwerktuigen is het zelfs zo dat de eigenaar (meestal landbouwer) dit in vele gevallen zelf doet door b.v. (op)lassen. Niet alle composieten zijn na breuk herstelbaar, deze herstelbaarheid verhogen is een item op zich, maar de kennis over hoe herstellen verspreiden is eveneens belangrijk, dit is nodig opdat er herstelplaatsen zouden komen. De inspecteerbaarheid van het composiet speelt een belangrijke rol, zeker bij de productie, niet alle fouten zijn zichtbaar en dus zijn goede methodes voor NDT (non destructive testing) een must. Bij bepaalde producten zoals vliegtuigen is er "zero defect policy" daar een belangrijke fout desastreuse gevolgen kan hebben. Bij vele andere producten is dit minder streng maar is een te hoge foutratio niet goed voor het imago van het bedrijf. Bedrijven die de parameter herstelling/onderhoud aanhaalden: • • • •

•

Bombardier CNHi: eigenaar/landbouwer wil graag zelf kunnen herstellen. Moeyersons: na een aanrijding moet de schade gemakkelijk te herstellen zijn. SABCA-‐Limburg: o herstelling binnen productie zeer belangrijk want het betreft dure stukken die gebonden zijn aan een leveringstermijn. Deze herstellingen zijn nodig bij een relatief hoog deel van de geproduceerde stukken, in bepaalde gevallen is er een vrij hoog percentage scrap. o ook onderhoud nadien is belangrijk. o inspectie is belangrijk ....


18

3.5 Slijtage, abrasie, krasvastheid Nauw aansluitend bij herstelling en onderhoud zijn de oorzaken van herstellingen en onderhoud. Slijtage, abrasie, krasvastheid zijn punten die werden aangehaald door: • Bombardier: krasvastheid • CNHi: zowel slijtage als abrasie vormen een aandachtspunt. B.v. in maaidorsers hebben verscheidene onderdelen te maken met abrasie door de graankorrels. Bij gebruik van metaal worden sommigen delen "opgelast". Verbeteringen voor deze producten kunnen gerealiseerd worden enerzijds via een verhoging van de levensduur, m.a.w. minder snel "wegslijten" en anderzijds via een vlotte manier om het materiaal terug dikker te maken of te vervangen aan aanvaardbare prijs. • Samsonite: krasvastheid is een belangrijke parameter voor reiskoffers. In de bagage handling, zeker op luchthavens, worden de koffers blootgesteld aan handelingen die makkelijk krassen kunnen teweeg brengen.

3.6 Impact, slagvastheid Veel toepassingen vereisen een zekere slagvastheid of impactweerstand over een bepaald temperatuursbereik. Het gaat hier enerzijds over het vermogen van het materiaal om energie te absorberen zonder blijvende materiaalschade (elastische vervorming) en anderzijds het vermijden van een (brosse) breuk waarbij scherven een secondair veiligheidsprobleem met zich mee brengen. Gevolgen van impact boven de weerstandsgrens is schade en breuk. In bepaalde gevallen wil men deze kunnen herstellen zoals bij het koetswerk van een voertuig, in andere gevallen betekent dit "end of life" voor het product zoals bij helmen. Daar de taaiheid/brosheid temperatuurafhankelijk is, is de impactweerstand dit ook. Voor een aantal producten moet deze bij bepaalde temperaturen gewaarborgd blijven. Naast reiskoffers zijn er nog producten die bij extreme koude een impact moeten overleven, voor landbouwvoertuigen worden de zgn. Canada-‐condities vooropgesteld, dit is -‐20°C, voor autobussen voor Scandinavische landen wordt -‐30°C als norm gesteld. Impactweerstand werd naar voor geschoven door: • CNHi: Bij landbouwvoertuigen is er niet alleen impact bij een aanrijding, maar is er ook impact binnen in de machine door b.v. stenen, stokken of stukken metaal die met de gewassen naar binnen worden getrokken. Bij deze landbouwmachines is de slagvastheid van deze inwendige componenten samenlopend met de abrasie. Het mechanisme op microscopische schaal is analoog. Er zijn vele zachte, maar ook harde deeltje die met een hoge snelheid tegen de onderdelen botsen. Als de impactschade enkel oppervlakkig is, is dit abrasie, gaat ze dieper of volledig doorheen de component dan is er impactschade. De slagvastheid voor uitwendige componenten heeft meer met het transport van de machine te maken. • VDL • Moeyersons: impact van de lading tegen de wanden mag geen perforatie van de "huid" veroorzaken. • Lazer Sport: voor (val)helmen is impactweerstand een hoofdvereiste. • Samsonite: Een reiskoffer moet een val kunnen overleven bij lage temperaturen, bij het uitladen van vliegtuigen ligt in de regel de temperatuur van de bagage sterk beneden de 0°C. • ... SIM Flanders – Bevraging composieten 2014

19

3.7 Veiligheid Bij veiligheid moet men een onderscheid maken tussen veiligheid tijdens de productie en veiligheid tijdens het gebruik van het product. De hoofdbekommernissen rond de veiligheid bij de productie en verwerking van composieten zijn stofproductie en het vrijkomen van chemicaliën zoals monomeren, additieven en styreen. Vooral bij de afwerking, b.v. door frezen komt vrij veel stof vrij. In hoeverre dit gezondheidsrisico's inhoudt blijkt zelfs nog niet volledig duidelijk, zeker niet als het gaat om composieten met carbonvezels. Producenten hopen dat er op termijn geen tweede asbestscenario ontstaat. Bij de productie van een aantal composieten komt styreen vrij naast monomeren en additieven. Binnen productieomgevingen heeft men dit in de regel voldoende onder controle o.a. via afzuiging, maar tijdens gebruik komt nog steeds een hoeveelheid styreen vrij. Eén van de belangrijkste veiligheidsaspecten bij het gebruik zijn de risico's m.b.t. brandveiligheid, zeker bij transportmiddelen zoals trein, tram, bus, maar evenzeer bij toepassingen in gebouwen. Naast de brandwerendheid op zich zijn de te beschouwen parameters de emissie van toxische gassen bij brand of verhoogde temperaturen en de vorming van smeltdruppels welke brandwonden kunnen veroorzaken. Voor vervoer en opslag van voedingsmiddelen is ook de voedselveiligheid belangrijk. Aandachtspunt hier is wat er gebeurt bij contact tussen het voedsel en het composiet. Bij publiek transport (bus, tram, trein) is er de eis dat bij ongevallen (o.a. botsingen) de inzittenden zich niet kwetsen aan gebroken onderdelen. Veiligheid werd aangehaald door: • Bombardier: de eisen i.v.m. brandveiligheid van treinen en trams wordt beschreven in de EU norm EN45545 (zie voor meer detail slides van Bombardier in bijlage 5). • VDL: naar analogie van treinen en trams bestaan er normen. • Moeyersons: de voedselveiligheid bij transport van voedingsmiddelen is een thema. • Ridley: gezondheidsimpact bij verwerking • SABCA-‐Limburg: het vrijkomen van stof en splinters bij het verwerken van CFRP is een aandachtspunt.

3.8 Verwerkbaarheid en vormgeving Naargelang het type composiet wordt met verwerkbaarheid eerder bedoeld in vorm brengen of het bijwerken van de vorm d.m.v. boren en frezen. Bij boren en frezen mag het composiet geen (onherstelbare) schade oplopen. Voor bepaalde toepassingen moet het composiet een functionele 3D-‐vormgeving kunnen ondergaan. Daarbij is drapeerbaarheid en plooibaarheid van de materialen tijdens het productieproces belangrijk. Verwerkbaarheid werd aangehaald door: • Samsonite: het materiaal moet goed verwerkbaar zijn in grote aantallen. • SABCA-‐Limburg: voor vliegtuigonderdelen is het niet alleen belangrijk dat de juiste vorm vlot kan bekomen worden, maar ook dat nadien kan afgewerkt worden d.m.v. boren en frezen. • Exmore: in vorm brengen via frezen.


20

3.9 Esthetiek Voor zowat alle producten is esthetiek een belangrijk punt. Het visuele aspect is bijna steeds belangrijk. De oppervlaktekwaliteit en het uitzicht van het composiet moet aan bepaalde vereisten voldoen en moet kunnen gekleurd worden via schilderen (spuiten) of bedrukken (printen). Hiertoe heeft Henkel onder de merknaam Loctite een coating op de markt gebracht die het mogelijk maakt om het composiet vlotter te verven. De oppervlakteaspecten en kleur moeten duurzaam zijn en hun kwaliteit langdurig behouden, zij mogen b.v. niet verkleuren onder invloed van zonlicht. Esthetiek werd aangehaald door: • Bombardier: zowel het uiterlijk, maar zeker ook de kleurvastheid is een aandachtspunt. Treinen en trams mogen (bijna) niet verkleuren door veroudering. • VDL: de mogelijkheid tot esthetische afwerking is belangrijk, met de klassieke materialen is voldoende geweten hoe dit kan en moet, met composieten minder. • Ridley / Lazer Sport: het uitzicht van fietsen en helmen is zeer belangrijk, maar is niet meer echt een thema, er is voldoende kennis over hoe dit moet. • Moeyersons: een vlakke buitenkant is zeer belangrijk voor vrachtwagens. In de regel komt hierop een publicitaire boodschap en deze moet goed gekleefd kunnen worden. Dit is moeilijk op bijvoorbeeld een geribbelde structuur. Vaak wordt de volledige vrachtwagen geschilderd, dit na opschuren. • Samsonite: voor koffers is esthetiek belangrijk. Het is immers één van de belangrijke criteria bij aankoop. • Orfit: vooral voor orthesen, prothesen en revalidatiemateriaal is esthetiek belangrijk. Voor radiotherapie minder. • SABCA-‐Limburg: verven van vliegtuigonderdelen is een belangrijk punt. In de regel wordt het oppervlak eerst opgeschuurd.

3.10 Anti-‐vandalisme en anti-‐graffiti Nauw aansluitend bij esthetiek is anti-‐vandalisme en anti-‐graffiti. Dat vooral producenten van (publieke) transportmiddelen aandacht hebben voor dit thema is voor de hand liggend. Materialen die beter bestand zijn tegen vandalenstreken zijn uiteraard zeer welkom in deze markt. Voor het bestrijden van anti-‐graffiti bestaan nu reeds coatings, maar verdere vooruitgang op dit vlak blijft welkom. Bedrijven die deze parameter aanhaalden: • •

Bombardier VDL


21

3.11 Geluidsbeheersing (isolatie, demping, productie, ...) Geluid is een aandachtspunt voor tal van OEM's. Zoals hoger reeds aangehaald zijn gewicht en geluidsabsorptie met elkaar verbonden en werkt het verlagen van het gewicht contraproductief in op de geluidsabsorptie. Er is dan ook een vraag om dit te verhelpen. Waar men kan denken aan het inbouwen van mechanismen die geluid absorberen zonder het gewicht te verhogen is een tweede denkpiste de geluidsproductie te verminderen door ingrepen op design en structuur, een techniek die reeds jaren wordt toegepast in de automobielindustrie. De eigenschappen van materialen met betrekking tot geluidsdemping en –absorptie zijn sterk afhankelijk van de frequentie. Dit maakt dat niet elke oplossing werkt voor elk probleem. Geluid is een thema voor: • VDL: vroeger werden bussen met lood verzwaard om de geluidsabsorptie te verbeteren, nu moet het gewicht gereduceerd worden en wordt deze oplossing verlaten. • Moeyersons: laden en lossen verschuift steeds meer naar tijdstippen "buiten de gewone uren" om de verkeersproblematiek te ontlopen. Er wordt daarom gezocht naar oplossingen die de geluidsproductie bij dit laden en lossen verminderen. • CNHi: bij landbouwvoertuigen situeert de geluidsproblematiek zich meer rond de bestuurderscabine. De bestuurder zit in deze cabine "opgesloten" en wenst daarbij maximaal comfort, ook akoestisch.

3.12 Thermische eigenschappen (isolatie, warmtebestendigheid, thermische uitzetting) Bij de thermische eigenschappen moet men onderscheid maken tussen enerzijds thermische isolatie en anderzijds de temperatuursafhankelijkheid van de materiaaleigenschappen. Zoals reeds aangehaald onder "impact" moeten de eigenschappen bewaard blijven binnen een bepaalde range, welke zeer breed kan zijn. De producten van een aantal OEM's moeten in zeer extreme klimaatomstandigheden hun eigenschappen behouden. De gebruikstemperatuur van het composiet kan ook beïnvloed worden door een interne warmtebron, zoals een motor. Voor b.v. bussen kan de temperatuur in de motoreenheid oplopen tot 300°C. In apparaten voor vapour phase soldering worden temperaturen tot boven de 300°C gehaald bij het proces as such en moet de thermische expansie miniem zijn. Thermische eigenschappen worden aangehaald door: • VDL: bij bussen is zowel het behoud van de eigenschappen binnen een breed temperatuurpallet belangrijk alsook de thermische isolatie, in hoofdzaak dan van de motoreenheid. In Scandinavië moeten de eigenschappen tot bij -‐30°C behouden blijven, vooral brosheid is dan een thema. • CNHi: ook bij landbouwvoertuigen is zowel het behoud van de eigenschappen binnen een breed temperatuurpallet belangrijk naast de thermische isolatie van de motoreenheid. De brosheid bij zgn. "Canada-‐condities", d.i. -‐20°C wordt aangehaald. • Moeyersons: thermische isolatie is een belangrijk thema voor vrachtwagens voor koeltransporten. • Exmore: vapour phase soldering is een cyclisch proces en dus is ook de temperatuur binnen het apparaat cyclisch, wat een extra factor is bij de keuze van het gebruikte materiaal. Het is zeer belangrijk dat de dimensionale stabiliteit (vormvastheid) zeer groot is en dat de warmte niet wordt geleid naar het buitenoppervlak om brandwonden bij operatoren te vermijden. SIM Flanders – Bevraging composieten 2014

22

3.13 Modelleren en simuleren Modelleren is een belangrijke tool binnen de composietwereld. Bij het ontwerpen van producten in composietmateriaal moet "Fingerspitzengefuhl" en "trial-‐ad-‐error" zoveel mogelijk vermeden worden. Dit kan door gebruik te maken van betrouwbare simulatiemodellen. Op deze wijze kan de ontwerpfase sterk ingekort worden en kunnen de materiaalkosten voor dit ontwerpen sterk gedrukt worden. Naast de vraag naar betrouwbare simulatiemodellen voor de materiaaleigenschappen komt ook steeds meer de vraag naar modellen voor de procestechnologie. Een andere gebruik van de modellen rond de materiaaleigenschappen is deze van informatiebron voor ontwerpers. Voor vele andere materialen, chemische producten, metalen, bouwmaterialen, bestaan sinds lang naslagwerken die de eigenschappen en verwerking beschrijven. Belangrijke afzetmarkten, de bouw op kop, vragen daarom naar dergelijke naslagwerken (boeken, databanken of zgn. Eurocodes) die het hen mogelijk maken om volgens bepaalde regels composietmaterialen te verwerken op een wijze dat zij zonder risico de nodige waarborgen kunnen geven aan de klant. Bij composietmaterialen is dit tot op heden onbestaande en daar de waaier aan composieten zo breed is lijkt dit er ook niet zo snel te komen. Als alternatief kan men denken aan betrouwbare berekeningsmodellen die het mogelijk maken om de eigenschappen van de composieten te voorspellen. Bedrijven die deze parameter aanhaalden: • •

SABCA-‐Limburg VDL

3.14 Sterkte/stijfheid Sterkte en stijfheid zijn uiteraard belangrijk voor zowat alle toepassingen. Composieten worden beschreven als materialen die een heel hoge ratio hebben van sterkte en stijfheid ten opzichte van hun gewicht, waardoor het als evident wordt beschouwd dat composieten steeds voldoende stijf en sterk zijn. Toch blijkt dat deze parameter voor een aantal OEM's een item blijft. Bedrijven die sterkte en stijfheid aanhaalden: • • •

Bombardier Orfit Moeyersons: voor vrachtwagens heeft men grote vlakke panelen nodig met dimensies tot 13,4 x 2,7 m met voldoende sterkte en stijfheid. Een zijwand van 13,4 x 2,7 m moet kunnen weerstaan aan 12.000 daN gelijkmatig verdeelde druk. De voorwand van 2,4 x 2,7 m moet kunnen weerstaan aan 15.000 daN gelijkmatig verdeelde druk. Dit voor de norm m.b.t. ladingszekerheid: EN 12642 XL.


23

3.15 Maatvastheid, maatspeling Verwant met o.a. sterkte/stijfheid als met thermische eigenschappen is de maatvastheid en maatspeling. Voor een aantal producten is de speling op de dimensies minimaal, als voorbeeld worden de tafels voor radiotherapie aangehaald. Deze moeten aan zeer nauwe normen voldoen. Maar ook de maatvastheid is een belangrijk gegeven. Uitzetten of krimpen tijdens het gebruik onder invloed van allerlei externe parameters is voor veel producten belangrijk. Bedrijven die maatvastheid en maatspeling aanhaalden: • • •

Bombardier Orfit Exmore

3.16 Verbindingen, assemblage Composieten moeten in een geheel kunnen geassembleerd worden. Verbindingstechnieken zoals bouten, schroeven, revetteren, lijmen, "lassen" zijn daarbij nodig. Het verbinden van composietonderdelen met elkaar of met onderdelen uit andere materialen is een belangrijk onderwerp binnen de onderzoekswereld. Toch wordt dit door slechts beperkt naar voor geschoven. Bedrijven die verbindingen aanhaalden: • •

VDL Moeyersons

3.17 Recyclage Recyclage is een belangrijk item binnen onze hedendaagse maatschappij en dan zeker voor de materiaalindustrie. De regelgeving naar recuperatie van producten en materialen wordt steeds strenger. Voor bepaalde producten zoals auto's zijn de toekomstige regels zeer streng. Recyclage is daardoor ook voor composieten zeker een thema. Uit de bevraging t.g.v. de tweede ronde tafel in juni 2014 werd dit door 21 van de 62 respondenten aangekruist. Destilleert men hieruit de OEM's dan komt tot 5 van de 12 wat een nog hoger % is. Nochtans werd dit thema niet aangehaald door de aanwezige OEM's tijdens de vergadering van 8 oktober, wel aangehaald door Samsonite via de schriftelijke opsomming van parameters. Bedrijven die deze parameter aanhaalden t.g.v. de bevraging: • • • • •

Bombardier Deceuninck SABCA-‐Limburg Samsonite VDL


24

3.18 Vochteigenschappen Vochtopname en vochtbestendigheid werd aangehaald door VDL en dan meer specifiek m.b.t. de motoreenheid en daarnaast ook door Exmore, het composiet dat in de toestellen voor vapour phase soldering wordt gebruikt mag geen water absorberen. Deze parameter werd niet aangehaald door de andere aanwezigen, maar het lijkt logisch dat deze eigenschappen belangrijk zijn voor veel toepassingen, zeker deze die blootgesteld zijn aan de buitenlucht en dus aan regen. Dat ze niet werden vernoemd kan er op wijzen dat slechts in extreme gebruiksvoorwaarden zoals het geval is voor een motoreenheid dit nog een probleem stelt voor composieten. Bedrijven die deze parameter aanhaalden: • • •

VDL Exmore Moeyersons: De wanden van vrachtwagens moeten zeker waterdicht zijn, de kern neemt idealiter geen vocht op om extra gewicht en schade aan de panelen te voorkomen.

3.19 Chemische bestendigheid Composieten worden soms in extreme omstandigheden gebruikt. Dit is zeker het geval voor toestellen voor vapour phase soldering. Bij zeer hoge temperaturen worden de composieten blootgesteld aan de inwerking van dampen perfluoropolyether (Galden). Zij moeten hiervoor inert zijn. Bedrijf dat deze parameter aanhaalde: •

Exmore

3.20 Scattering/doorstraalbaarheid Voor toestellen die gebruikt worden in de radiotherapie is scattering en doorstraalbaarheid een zeer belangrijke eigenschap. Van de aanwezige OEM's geldt dit voor Orfit. Bedrijf dat deze parameter aanhaalde: •

Orfit

3.21 Draadloze communicatie Voor bepaalde toepassingen wordt draadloze communicatie aangehaald als een item naar de toekomst toe. Als voorbeeld wordt de communicatie aangegeven tussen fietshelmen en fietsen. In de nieuwste generatie helmen worden sensoren ingebouwd die de meetgegevens doorseinen naar computers die zijn op-‐ of ingebouwd aan de fiets. Bedrijven die deze parameter aanhaalden: • •

Ridley Lazer Sport


25

3.22 "Footprint" Hiermee bedoelt CNHi de mogelijkheid om grote stukken ter plaatse te produceren en assembleren in andere continenten. De voordelen hiervan zijn: • •

besparing op transportkosten en ontwijken van soms hoge importtaksen.

Grote zware stukken transporteren kan duur zijn. Zeker in het geval dat er grotere aantallen nodig zijn is het soms goedkoper om ter plaatse te produceren. In dat geval kan men beslissen ofwel om te investeren in meerdere productiemachines of om specifieke machineonderdelen te laten reizen tussen verschillende productiesites. In geval van spuitgieten van consumer goods wordt deze werkwijze reeds toegepast. De specifieke mal wordt dan verzonden van de ene site naar de andere, daar in de machine ingebouwd en de nodige serie van het product wordt aangemaakt. Daarna wordt de mal verzonden naar de volgende site die ze nodig heeft of naar een centraal magazijn. Een ander voordeel van deze werkwijze is dat de soms zeer hoge importtaksen worden ontweken. Zeker nu er ook in Zuid-‐Amerika (Mercosur) en Noord-‐Amerika (NAFTA) economische ruimten ontstaan kan op deze wijze de verkoopprijs van het product worden gedrukt wat de positie t.o.v. de concurrentie kan beïnvloeden. Bedrijf dat deze parameter aanhaalde: •

CNHi


26

4 Extra aandachtspunten: Naast de hoger vermelde parameters en noden zijn er nog enkele aandachtspunten besproken.

4.1 Slim design Het 1for1 vervangen van metalen onderdelen of ganse producten door composietequivalenten in dezelfde vorm is niet steeds de beste oplossing. Beter is het om het design van nul te starten en een product/onderdeel te ontwerpen vertrekkende enerzijds van de noden en eisen die er aan gesteld worden en anderzijds van de specifieke composiettechnologie die kan gebruikt worden voor de productie. Het uiteindelijke product/onderdeel kan er dan mogelijk totaal anders uitzien dan het origineel maar zal in de regel een stuk functioneler en goedkoper zijn.

4.2 Pilootlijnen Bij het ontwikkelen van producten in composieten is het dikwijls nodig om prototypes en/of kleine series aan te maken. Hiertoe zijn pilootlijnen nodig die centraal inzetbaar zijn. Bij SLC zijn er momenteel zo enkele lijnen beschikbaar maar dit blijkt onvoldoende.

4.3 Aerodynamica Bij transportmiddelen is de aerodynamica een belangrijke eigenschap wil men het energieverbruik beperken. Dit kan gaan om energie via een motor maar ook om menselijke energie (fiets, helm). Aerodynamica kan beïnvloed worden door de vorm van het product maar ook door de oppervlakte-‐eigenschappen van het gebruikte materiaal. Het is daarbij onjuist er van uit te gaan dat de beste waarden worden bekomen met een glad oppervlak. Bepaalde oppervlakstructuren kunnen een betere aerodynamische waarde geven. Voor fietsen zijn daartoe reeds coatings ontwikkeld, maar het voorbeeld wordt ook gegeven van een golfballetje waarbij "putjes" in het oppervlak maken dat het balletje veel verder vliegt.

4.4 Multifunctionaliteit Composieten, de ene groep meer dan de andere, bieden de mogelijkheid om extra functionaliteiten in te bouwen. Dit kan gaan in de richting van de zgn. smart composites door het inbouwen van sensoren en actuatoren of van multi-‐eigenschappen die bekomen worden door een goed uitgewerkt design. Op dit vlak hebben composieten een voordeel t.o.v. de meeste klassieke materialen. Het verder uitwerken van de multifunctionaliteit van composietmaterialen kan aldus de aantrekkelijkheid van deze materialen verhogen. Bestaande voorbeelden van "smart composites" zijn vliegtuigonderdelen uit composietmateriaal met ingebouwde temperatuursensoren en verwarmingselementen.


27

Voor multi-‐eigenschappen zijn er voorbeelden waarbij door gebruik van composieten voertuigen gelijktijdig de volgende eigenschappen krijgen ("en" niet "of"): • • • • •

gemakkelijk herstelbaar vlot in te zetten verhoogde ballistische weerstand / impactweerstand verbeterde brandbeveiliging verlaagd gewicht

Het verbeteren van de mechanische eigenschappen koppelen met de akoestische, elektrische en thermische eigenschappen van het composietmateriaal kan het een significante meerwaarde geven t.o.v. traditionele materialen.

4.5 Delaminatie Delaminatie blijft een aandachtspunt voor tal van composieten waarbij de vezelstructuur is opgebouwd uit meerdere lagen.

4.6 Normen – regelgeving -‐ lastenboeken Hoewel niet echt materiaalgebonden vormen de vele dikke lastenboeken, opgelegde regels, nieuwe normen en homologaties in vele gevallen een rem op materiaalvernieuwing. In vele gevallen is dit een aanvaarde "hindernis" en wordt de logica aanvaard, zeker als het gaat om tansportmiddelen zoals vliegtuigen, bussen, treinen, in andere gevallen wordt de logica in vraag gesteld. Zo wordt aangehaald dat in bepaalde gevallen, zoals dat van een brandstoftank, de regels strenger zijn voor kunststof dan voor metaal. Lastenboeken starten vanuit een zekere logica en technische gegevens, maar verworden na jaren tot een bundeling van klachten. Telkens een probleem zich voordoet wordt aan het volgende lastenboek een artikel toegevoegd dat stelt dat dergelijk probleem niet mag voorkomen in het geleverde product. Er wordt gesteld dat daardoor een aantal lastenboeken nog weinig leesbaar en te begrijpen zijn.


28

5 Clustering van noden VDL Bus Roeselare en Bombardier hebben heel gelijklopende noden naar lichtgewicht materialen toe. De asbelasting, het gewicht op de banden of sporen is de voornaamste drijfveer. Beide toepassingen streven naar een zo hoog mogelijke capaciteit voor personenvervoer en dit wordt beperkt door ruimtebenutting en het gewicht van de constructie. Bij personenvervoer zijn veiligheid, comfort en esthetiek zeer belangrijk. Veiligheid gaat in hoofdzaak over normen voor brandbeveiliging en voorzorgsmaatregelen bij botsingen. Er is een nieuwe Europese norm omtrent brandbaarheid en de emissies van giftige producten voor alle materialen van de binnenbekleding (EN45545). Het veel gebruikte glasvezelversterkte polyester komt daarbij in het vizier en er zijn reeds gevallen van vervanging door aluminium. Wat betreft voorzorgsmaatregelen bij botsingen zijn er criteria uitgedrukt in g-‐versnellingen waarbij niets van de constructie mag begeven. Bij treinen (5g) ligt die iets hoger dan bij bussen (3g), en beiden gaan vooral over het fixeren van de zitplaatsen. Bij treinen is er voor de zetelbevestiging de trend naar systemen met ‘cantilever’ die op de zijkanten worden bevestigd. VDL kijkt eerder naar dragende metaalconstructies onder een eerder licht uitgewerkte vloer. Voor beiden situeert zich eenzelfde probleem dat potentieel op dezelfde manier kan worden opgelost, met eenzelfde design, concept en materiaal. Omdat het over een versnellingscriterium gaat is het belangrijk dat de zitplaats op zich ook zo licht mogelijk wordt uitgewerkt. Immers hoe lichter de zitplaats hoe lichter de fixatieconstructie kan zijn. Men kan ook gebruik maken van constructies met een elastische belastingscomponent die impact en versnelling opvangt. Om de zitplaatsen licht te maken kan men denken aan van (textiel)systemen die via compression moulding processen een fashion en ergonomisch design krijgen. Textieltechnologie is geschikt om brandwerendheid en esthetiek te combineren. Het is dan wel belangrijk voor deze nieuwe composieten parameters te bepalen en modellen te ontwikkelen voor de sterkteberekeningen. De voorzorgsmaatregelen bij botsingen (= impact) kunnen verder worden geïmplementeerd in de volledige binneninrichting. Dit opent een belangrijke opportuniteit voor hybride lichtgewichtsystemen die stijfheid, brandwerende eigenschappen, esthetiek, comfort, hygiëne, duurzaamheid en schokabsorberende oppervlakken of ‘skins’ combineren. Deze opportuniteiten zijn zowel een toepassing voor treinen als voor bussen, en kunnen in grotere series gemaakt worden door een gemeenschappelijke toeleverancier. De ontwikkelde materialen en technologieën zullen dan ongetwijfeld ook toepassing vinden in andere producten zoals vrachtwagens. Tot nu toe merkt men een designbenadering waarbij men functiegewijs een interieur opbouwt en kiest uit verschillende bestaande, meestal conventionele materialen. Dit leidt vlug tot een accumulatie van relatief zware componenten die elkaar moeten ondersteunen. Deze benadering vindt men eveneens terug in de woningbouw. Een moderne benadering zou zijn dat via modelleren een multifunctioneel systeem wordt berekend en ontwikkeld. De simultane computerberekening laat toe om alle functies te optimaliseren, te combineren en systeemsynergiën naar boven te halen. Dergelijke benadering is enkel mogelijk indien het simulatie-‐ en berekeningsmodel nieuwe composietmaterialen toelaat. Dergelijke benadering wordt voor de bouw en constructie ook aanzien als een revolutionaire stap voorwaarts. Er zijn veel gelijklopende aspecten tussen bouw en publiek transport doordat beide werken rond een functionele inkapseling die sterk en licht moet zijn, rond een comfortabele en veilige cocoon. De opportuniteit die men duidelijk terugvindt bij VDL Bus Roeselare en Bombardier. Daar het gewicht voor de luchtvaart zo enorm belangrijk is kan men daar interessante ideeën, materialen ontwikkelingen en designs terugvinden. Nergens is brandbeveiliging, comfort en gewicht zo intens met elkaar verbonden. Momenteel is SABCA-‐Limburg vooral begaan met het verbeteren van het proces waarbij automatisatie, monitoring, reparatie en bewerkingsmethodes van carbonvezelcomposieten de hoofdbekommernissen zijn. Hogere efficiëntie is gewenst bij zowel SIM Flanders – Bevraging composieten 2014

29

inspectie als bij bewerkingen zoals boren en frezen, tape-‐layering, opschuren en verven. Hun interesse gaat momenteel niet naar nieuwe composieten maar naar een oplossing op het vlak van procesoptimalisatie en -‐consistentie. Oorzaak is dat SABCA-‐Limburg zelf geen ontwerp maakt, noch materialen kiest maar dat dit alles wordt voorgeschreven door de klant. Bij CNHi is men momenteel intensief aan het zoeken naar lichte en sterke materialen om het totaalgewicht van landbouwmachines te verlagen. Bij het verhogen van de productiviteit van de machines stoot men op een maximaal gewicht dat voor een voertuig is toegestaan om op de openbare weg te komen. Deze trend naar gewichtsreductie is vrij recent en daar er momenteel nog maar weinig alternatieve materialen in ingebracht zijn, is deze toepassing een grote opportuniteit voor de composietindustrie. Er zijn verschillende typen functionaliteiten te onderscheiden in een landbouwmachine. Zoals bij treinen, bussen, auto’s en luchtvaart is er de functie om de passagier of bestuurder comfort en veiligheid te bieden. Bij landbouwmachines is deze cabine-‐functie veel kleiner en zit het grootste deel van het gewicht in de andere functies, zoals de uitwendige behuizing en de inwendige bewegende delen van de specifieke landbouwbewerking (maaien, dorsen, hakselen, oogsten, enz.). De nieuwe concepten, materialen en designs die voor bussen en treinen zullen worden ontwikkeld kunnen potentieel geïmplementeerd worden in de cabine-‐functie en de behuizing. Terwijl bij de passagiers-‐ of ‘cabine’-‐functie conceptueel gezocht wordt naar lichte systemen die stijfheid met ‘zachtheid’ combineren, is het voor de andere functies stijfheid met ‘hardheid’ ; in de zin dat ‘hardheid’ hier staat voor ‘duurzaam, weerstaan van impact, abrasie, chemische invloeden en variaties in temperatuur’. CNHi brengt dan ook abrasie als één van de primaire eisen naar voor. Dit betekent dat er sprake is van twee verschillende materiaaltypes. Terwijl voor de ‘cabine-‐functie’ men b.v. kan denken aan thermoplasten, associeert men de andere functies eerder en weerbestendige thermoharders. Voor de ‘interface’ tussen beide functies kan men systemen ontwikkelen die beide types combineren : dit worden dan complexe hybride systemen. Hierbij is simulatie en modellering weer een essentiële tool om synergiën te ontdekken door simultane optimalisaties (b.v. de duurzame harde buitenkant kan de algehele stijfheid op zich nemen zodat de ‘zachtheid en veiligheid’ door een extra laag aan de binnenkant kan worden voorzien.) Terwijl bij treinen en bussen vooral de onderkant veel eisen stelt aan abrasie en impact, is dit voor CNHi praktisch voor gans de machine belangrijk. De buitenkant van treinen (Bombardier), bussen (VDL) en de vrachtwagens (Moeyersons) moeten niet zozeer tegen de ‘brute abrasie’ beschermd worden maar ook tegen vandalisme ; een soort van ‘esthetische duurzaamheid’ . Hiermee wordt bedoeld dat de materialen moeten bestand zijn tegen krassen, anti-‐graffiti en met vuilafstotende coatings bekleed zijn. Voor functionele onderdelen van de landbouwmachines en de onderkant van de meeste voertuigen is er nood aan een licht materiaal dat een combinatie van oppervlaktehardheid, stijfheid en slagvastheid over een breed gebied van temperaturen vertoont. Bij deze onderdelen is de vormvrijheid en design heel belangrijk, daar het gaat over roterende en bewegende, functionele onderdelen. Een ander specifieke eis van CNHi is de ecologisch footprint als gevolg van de globale markt en de grootte van de onderdelen. Het is daarom belangrijk om over een technologie te beschikken die lokaal kan opereren en worden toegeleverd met lokale grondstoffen. Een algemene nood is een lichtgewicht alternatief voor de skeletconstructie die de basis vormt of de inwendige versteviging uitmaakt. Dit is voor treinen, bussen, vliegtuigen, landbouwmachines en vrachtauto’s vooral het onderstel. Dat zijn meestal profielachtige structuren waarop panelen, SIM Flanders – Bevraging composieten 2014

30

motoren, wielassen, deuren, enz. bevestigd worden. Dergelijke systemen moeten zeer stijf, vermoeiingsbestendig en gemakkelijk assembleerbaar zijn, eventueel door conventionele bevestigingsmethodes. Daarnaast zijn er weinig eisen op het vlak van abrasie en esthetiek. Deze systemen moeten vooral krachten opvangen en daarom is vormgeving wel belangrijk om het dragend vermogen van deze systemen te optimaliseren. Deze materiaaleisen vinden we ook bij Flanders' Bike Valley en Lazer Sport terug. In essentie zijn fietsen toepassingen waar vooral krachten, vermoeiingsweerstand en assembleerbaarheid essentieel zijn. Een fiets heeft daarnaast nog een esthetische aspect. Een van de hoofdbekommernissen van de sector van de "carbon-‐fietsen" is om die industrie terug naar Vlaanderen te halen door sterk doorgedreven automatisatie, wat een nieuw procesconcept vereist. Naast de sportsector zouden hierin alle andere sectoren waar zware krachten moeten worden opgevangen door een skeletconstructie kunnen meegroeien. De toepassing van Exmore is heel specifiek. De heel hoge temperatuurbestendigheidseis (300°C), stabiliteitseisen en chemische weerstand, vinden we niet dadelijk bij de andere partijen terug. Er bestaat een commercieel glasvezel gebaseerd composietmateriaal dat verder aangepast en geoptimaliseerd kan worden. De materialen die Orfit Industries nodig heeft vallen samen met composieten maar vanuit een andere specifieke nood dan gewichtsreductie. Voor radiotherapie gebruikt men bij voorkeur materialen op basis van lichtere atomen, hierbij is carbonvezel (C=12) meer geschikt dan glasvezel (Si=28 en O =16).


31

6 Bijlagen Bijlage 1: Samenvattende tabel bevraging OEM's


32

Bijlage 2: Bombardier: figuren 22/10/14&

1. Toepassingen van Composietmaterialen.

Dakbekleding (3D-vorm)

PRIVATE AND CONFIDENTIAL © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.

Aan buitenzijde van de rijtuigen : vb. DD M6 rijtuig NMBS.

Cabinebekleding (3D-vorm) 40

1. Toepassingen van Composietmaterialen. Aan binnenzijde van de rijtuigen : vb. DD M6 rijtuig NMBS.

Plafondbekleding (3D-vorm) Zijwandbekleding (3D-vorm) Deurstijl (3D-vorm)


Trapzone

Scheidswand (3Dvorm)

41

1&


33

22/10/14&

1. Toepassingen van Composietmaterialen. Aan binnenzijde van de rijtuigen : vb. DD M6 rijtuig NMBS.

Sluitstukken aan plafond (3D-vorm)

Bagagebakken (3D-vorm)


Passagierscompartiment

42

1. Toepassingen van Composietmaterialen. Aan binnenzijde van de rijtuigen : vb. DD M6 rijtuig NMBS. Ter hoogte van binnendeuren PRIVATE AND CONFIDENTIAL © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.

Sluitstukken aan plafond (3D-vorm)

43

2&


34

22/10/14&

1. Toepassingen van Composietmaterialen. Aan binnenzijde van de rijtuigen : vb. NAT rijtuig NMBS. Passagierscompartiment Behuizing schermen (3D-vorm)


Vensterbekleding (3D-vorm)

Bekleding onder zetels (3D-vorm) 44

1. Toepassingen van Composietmaterialen. Aan binnenzijde van de rijtuigen : vb. Régio2N rijtuig NMBS.

Behuizing Intercirculatiezone (3D-vorm)


Passagierscompartiment

45

3&


35

Bijlage 3: CNHi: figuren 22/10/14&

Pieter Steen

08-10-2014 Contains confidential proprietary and trade secrets information of CNH Industrial. Any use of this work without express written consent is strictly prohibited.

Combines

-  Body panels + visible parts -  Functional parts

08-10-14

Footer

69

1&


36

22/10/14&

08-10-14

Footer

70

08-10-14

Footer

71

2&


37

22/10/14&

Combines – Grain storage Grain tank Unloading

08-10-14

Footer

72

GRAINTANK AND UNLOADING SYSTEM.

08-10-14

Footer

73

3&


38

22/10/14&

Combines – Grain storage Grain tank Unloading

08-10-14

Footer

72

GRAINTANK AND UNLOADING SYSTEM.

08-10-14

Footer

73

3&


39

22/10/14&

08-10-14

Footer

74

Combines – Straw elevator 3rd roller

08-10-14

Footer

75

4&


40

22/10/14&

Combines – Threshing and separation Threshing drum

!  Threshing drum speed !  Concave distance

08-10-14

Footer

76

Combines – Threshing and separation Rotary system

08-10-14

Footer

77

5&


41

22/10/14&

Combines – Cleaning Grain Pre-sieve Upper sieve Lower sieve Cleaning fan m

TC5000: no pre-sieve

08-10-14

Footer

78

GRAIN ELEVATOR

08-10-14

Footer

6&


42

Bijlage 4: Productfiche Schnaidt: figuren

www.schnaidtgmbh.de

CDM 68.610 ESD black Composition:

Composite material made of glass mat, bonded with a high mechanical resistance resin system

Colour: Deliverable:

black sheets panels solder masks SMD component carrier

Standard-size: Thickness:

1335 x 2350 mm 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12, 14 mm

Properties:

- excellent performance at temperature higher than 300 °C - low deformation - execellent dimensional stability - Dissipator material with guaranted values. Surface resistivity 105 - 109 /square.

Characteristics: Density Water absorption Average coefficient of linear expansion Average coefficient of linear expansion Surface resistivity Thermal conductivity

Units g/cm³ % ppm/K

Values 1,85 0,2 60 - 70

ppm/K

15

W/mK

105 - 109 0,3

The typical average values shown above are the results of extensive tests in laboratories of our partners However, they cannot accept responsibility for the performance of its products in application over which they have no control. Due to the continous develpment of our products, these values can at anytime be changed without previous notice. 07/97 [email protected] Schnaidt GmbH Hagenring 27 D-72119 Ammerbuch-Altingen Telefon (07032) 99 02-5 Fax (07032) 99 02-99

Schnaidt GmbH Niederlassung Köln August-Horch-Str. 9 D-51149 Köln Telefon (02203) 91 23-22 Fax (02203) 91 23-23

...überzeugend durch Technik


43

Bijlage 5: Hoofdregels brandgedrag treinen 22/10/14&

3. Eisen betreffende vuur en rook EN 45545

•  7 delen: !  EN 45545-1: Algemeen !  EN 45545-2: Vereisten brandgedrag materialen en componenten !  EN 45545-3: Vereisten brandwerendheid vuurbarrières !  EN 45545-4: Vereisten brandveiligheid design rolling stock !  EN 45545-5: Vereisten brandveiligheid elektrische uitrusting !  EN 45545-6: Brand controle- en beheersingssystemen !  EN 45545-7: Vereisten brandveiligheid ontvlambare gas- en vloeistofinstallaties


•  EN 45545 (maart 2013): !  Transitie periode EN 45545-2: nationale normen mogen gebruikt worden tot 3 jaar na ingebruikname van nieuwe PAS&LOC

56

3.1 EN 45545-1 : Algemeen

•  Hoe? !  Voorkomen brand technische defecten / design voertuig (Deel 1, 4, 5 en 7) !  Minimaliseren ontstekingsmogelijkheid materialen door vandalisme / ongevallen (Deel 1 en 2) !  Branddetectie (Deel 6) !  Limiteren brandverspreiding door materiaalkeuze & inperkingsmaatregelen (Deel 2 en 3) !  Minimaliseren effect hitte, rook & giftige gassen op passagiers en bemanning door materiaalkeuze (Deel 2) !  Controleren & onder bedwang houden van brand (Deel 6)


•  Doel: Beschermen passagiers/bemanning in spoorvoertuigen wanneer er brand uitbreekt in het voertuig

57

1&


44

Lichtgewicht materialen (composieten) Noden bij OEM's in Vlaanderen

Recommend Documents