De kans is groot dat je elke dag met composietmaterialen werkt zonder het te beseffen. In zijn meest elementaire vorm is composiet gewoon twee of meer materialen die samengevoegd worden tot een nieuw materiaal met verbeterde eigenschappen. Glasvezel is bijvoorbeeld een soort composiet dat wordt gemaakt door glasvezels te combineren met een polymeerhars. Deze combinatie levert een materiaal op dat veel sterker en duurzamer is dan glas of polymeer alleen. In dit artikel gaan we dieper in op wat composiet is, hoe het wordt gemaakt en enkele van de meest voorkomende toepassingen.
Hoe worden composietmaterialen gemaakt
Zoals hierboven vermeld, worden composietmaterialen gemaakt door twee of meer bestaande materialen te combineren tot een nieuw materiaal met verbeterde eigenschappen. Het nieuwe materiaal kan sterker, lichter of duurzamer zijn dan de afzonderlijke materialen die werden gebruikt om het te maken.
De twee belangrijkste methoden om composietmaterialen te maken staan bekend als “wet layup” en “harsinfusie”.
Wet layup is de meest gebruikelijke methode om composietonderdelen te maken. Hierbij worden afwisselende lagen versterkingen (het vezelmateriaal) en matrix (de hars) op een matrijsoppervlak gelegd. Zodra alle lagen zijn aangebracht, wordt de mal in een oven geplaatst waar de hitte de hars doet uitharden.
Harsinfusie daarentegen vindt plaats in een gesloten mal die is gevuld met droge versterkingen. Het infusieproces begint met het plaatsen van de mal in een vacuümzak en het evacueren (verwijderen) van alle lucht uit de zak. Deze stap zorgt ervoor dat er geen holtes (ruimtes) in het laminaat zitten wanneer de hars wordt ingebracht. Vervolgens wordt de hars in de mal gebracht via kleine buisjes die “vulbuisjes” worden genoemd. De vacuümzak en de vulbuisjes worden dan afgesloten en het geheel wordt in een oven geplaatst waar de hitte de hars doet uitharden.
Zodra het composietdeel is afgekoeld en uitgehard, kan het uit de mal worden gehaald en naar behoefte worden afgewerkt.
Een andere manier om materialen te combineren is lamineren. Bij lamineren worden lagen materiaal aan elkaar gehecht met behulp van druk en warmte. Dit kan met de hand gebeuren, maar meestal met een machine die lamineerpers wordt genoemd.
Lamineren wordt vaak gebruikt om vellen papier of stof met een hars (zoals polyester of epoxy) aan elkaar te hechten. Zodra de lagen met elkaar zijn verbonden, kan het resulterende composietmateriaal in zowat elke denkbare vorm worden gevormd.
Gemeenschappelijke soorten composietmaterialen
Beton is wellicht het meest bekende type composietmateriaal. Het wordt gemaakt door cement (een bindmiddel) te mengen met aggregaat (fijn en/of grof zand, grind, steenslag). Als beton uithardt, wordt het hard en extreem sterk.
Andere bekende soorten composietmaterialen zijn glasvezel en koolstofvezel. Deze materialen worden vaak gebruikt in toepassingen zoals boten, vliegtuigen, sportartikelen en auto’s omdat ze sterk maar toch licht zijn. Glasvezel wordt gemaakt door glasvezels te combineren met een polymeermatrix, terwijl koolstofvezel wordt gemaakt door koolstofvezels te combineren met een polymeermatrix.
Composietmaterialen bieden vele voordelen boven traditionele materialen zoals metalen en kunststoffen. Ze kunnen worden afgestemd op specifieke eisen ten aanzien van sterkte, stijfheid, gewicht en duurzaamheid voor bijna elke denkbare toepassing! Het belangrijkste om te onthouden over composietmaterialen is dat ze niet slechts één materiaal zijn. Ze zijn een combinatie van twee of meer verschillende materialen die zijn gecombineerd tot een nieuw materiaal.
Toepassingen voor composietmaterialen
Composietmaterialen worden gebruikt in een grote verscheidenheid van industrieën en toepassingen. Enkele van de meest voorkomende toepassingen van composiet zijn:
- Autoproductie: Composietmaterialen worden vaak gebruikt bij de productie van auto’s en vrachtwagens. Glasvezel, bijvoorbeeld, wordt vaak gebruikt om carrosserieën en vrachtwagenbedden te maken. Koolstofvezel wordt ook gebruikt in de auto-industrie, met name bij de productie van raceauto’s en andere voertuigen met hoge prestaties.
- Ruimtevaarttechniek: Ruimtevaarttechnici maken veel gebruik van composietmaterialen. De gebroeders Wright waren enkele van de eersten die experimenteerden met composieten toen zij de vleugels voor hun vroege vliegtuigen maakten van canvas dat was geïmpregneerd met een schellakhars. Vandaag de dag spelen composieten nog steeds een belangrijke rol in de lucht- en ruimtevaarttechniek. Ze worden gebruikt in alles van vliegtuigrompen tot satellieten en ruimtevaartuigen.
- Bootbouw: Composieten worden ook veel gebruikt in de scheepsbouw. Glasvezel is misschien wel het meest gebruikte type composiet voor scheepsrompen, maar andere composieten zoals koolstofvezel en Kevlar worden soms ook gebruikt.
- Bouw: Composietmaterialen worden steeds vaker gebruikt in grote en kleine bouwprojecten. Een van de meest populaire soorten composiet die in de bouw worden gebruikt is beton versterkt met stalen wapening of glasvezelstaven (bekend als vezelversterkt beton). Composiet timmerhout (gemaakt van houtvezels in plastic) wordt ook steeds populairder voor gebruik in dekken, hekken en andere buitenconstructies.
- Sportuitrusting: Veel soorten sportuitrusting worden tegenwoordig geheel of gedeeltelijk gemaakt van composietmaterialen. Golfclubs, tennisrackets, honkbalknuppels, hockeysticks, ski’s en snowboards bevatten allemaal composieten in hun ontwerp.
Conclusie
Composietmaterialen hebben een lange weg afgelegd sinds de gebroeders Wright er meer dan 100 jaar geleden voor het eerst mee experimenteerden. Vandaag de dag worden ze op grote schaal gebruikt in tientallen industrieën en zijn ze een onmisbaar onderdeel geworden van het moderne leven zoals wij dat kennen.
