De belangstelling voor thermoplastische composieten groeit snel. Vliegtuigen en auto’s bijvoorbeeld, verbruiken met dit materiaal minder brandstof. Er is al veel mogelijk. Intensivering van verder onderzoek moet voor een versnelling zorgen.
Geschreven door Geert Struiksma
“De waardeketen moet nog doorgroeien en volwassen worden. Materialen die van thermoplastisch materiaal zijn gemaakt zijn licht, sterk, stijf, duurzaam en recyclebaar”, vertelt Harald Heerink. Hij is directeur van ThermoPlastic composite Research Center (TPRC) in Enschede. Binnen TPRC werken diverse partijen uit de waardeketen sinds 2009 nauw met elkaar samen. Het initiatief werd indertijd genomen door TenCate, Boeing, Fokker en de Universiteit Twente. Daar voegden zich al snel andere partijen bij, zoals Alcoa, Daher Aerospace, TU Delft en verdere specialistische bedrijven uit de sector. Heerink: “Wij zijn een open innovatiecentrum dat zich richt op thermoplastisch composieten voor de vliegtuigindustrie en verdere hoogwaardige toepassingen in vervoer, industrie, energie en gezondheidszorg.”
Het belang van de samenwerking
“Als je nieuwe technologie wilt toepassen, dan heb je daar de hele waardeketen voor nodig”, aldus Heerink. “Ook equipmentbouwers en softwarebedrijven. Je moet het samen doen om belangrijke technologische veranderingen te realiseren. Zo zorg je ervoor dat de materialen succesvol kunnen worden toegepast.”
Boeing is een van de drijvende krachten achter TPRC. Maria Laine, Vice President van Boeing Northern Europe: “TPRC is de brandstof voor innovatie en zal de wetenschappelijke en technische vooruitgang van nieuwe applicaties van thermoplastische composieten versnellen. Tijdens de productie worden er veel minder afvalstoffen geproduceerd. De composieten gaan eindeloos lang mee en ze kunnen gelast worden, waardoor er minder bevestigingen nodig zijn en we de productie beter kunnen automatiseren. Uiteindelijk kan dit leiden tot goedkopere productie van vliegtuigonderdelen met een snellere productietijd en een lager gewicht. TPRC biedt ons de mogelijkheid om binnen de hele waardeketen te werken met een bredere groep leveranciers op het gebied van thermoplastische composieten in Nederland.”
Een van de partijen aan het begin van de waardeketen is materiaaltechnologieconcern TenCate. Zij leveren de basisingrediënten voor thermoplastisch composieten. Robert Lenferink is Business Development manager bij TenCate Advanced Composites. “Wij zijn al heel ver met dit bijzondere materiaal, en passen het al decennialang toe in de vliegtuigindustrie. Voor toepassingen in de automotive-industrie hebben we partners nodig om die markt echt open te breken. Om meer gebruikers bekend te maken met het materiaal heb je meer collectieve kennis nodig. Dat doen we onder meer via TPRC. Dit innovatieve platform stelt ons in staat om qua kennis en productietechnieken te wedijveren met conventionele materialen, zoals metalen.”
Belangrijkste vraagstuk
“Robuuste productie”, dat is volgens Heerink van TPRC het belangrijkste vraagstuk om op te lossen. “Hoe kunnen we efficiënt, betrouwbaar en voorspelbaar onderdelen maken in grootschalige productie? Voor het antwoord op die vraag zitten we prima in Twente.” De universiteit heeft een groep productietechnologieën en ook de hogeschool Saxion draagt bij aan de samenwerking. Ferrie van Hattum en Ger Brinks zijn lector bij hogeschool Saxion. “Het is voor ons ondenkbaar dat we projecten doen zonder bedrijven. We gaan altijd uit van de vraag uit de industrie. Daardoor worden we vaak gevraagd als kennispartner. Vooral als het gaat om toepassingsgericht onderzoek. We focussen op de vraag: Is het resultaat van ons onderzoek beschikbaar op korte termijn; binnen één tot drie jaar? De industrie moet direct met de resultaten aan de slag kunnen.” Maria Laine van Boeing: ”Volledige inzet in research en ontwikkeling is cruciaal voor een technisch bedrijf zoals het onze. Een samenwerking, zoals TPRC, brengt technische expertise bij elkaar om technologische uitdagingen op te lossen, innovatie te stimuleren en zorgt voor het juiste gebruik van technologie om Boeing, onze partner en uiteindelijk onze klant, competitiever te maken. De betrokkenheid bij TPRC is een belangrijk onderdeel van het lange termijn partnerschap dat Boeing met Nederland heeft, de samenwerking met Nederlandse partners in de industrie, de academische wereld en de lokale aanwezigheid en inzet.”
Ook geschikt voor andere sectoren
TPRC richt zich ook op de automotive-industrie. Harald
Heerink van TPRC: “Composieten in de vorm van vezelversterkte thermoharders
worden al
gebruikt in duurdere auto’s en Formule 1-racewagens, die in kleine aantallen
worden geproduceerd. Dit materiaal is echter minder
geschikt voor serieproductie. Thermoplastische composieten lenen zich veel
beter voor uitgebreide toepassing binnen de automotive sector.” Ferrie van
Hattum en Ger Brinks van Saxion vullen aan: “De processen met thermoplast kun
je goed automatiseren. Voor hogere volumes moeten we nieuwe productiemethoden
ontwikkelen en we hebben partijen nodig die de nieuwe processen begrijpen en toepassen.
Kostenreductie is van belang om de technologie breder toepasbaar te maken voor
de industrie. Dit is een gebied waar bij Saxion nadrukkelijk naar wordt
gekeken. Dan kunnen we tot uitgebreide toepassing van dit bijzondere materiaal
komen. Daarom is het goed om te merken dat we steeds meer bedrijven en
kennispartners aan ons weten te binden. Nederland wordt in thermoplasten een
steeds grotere speler.”
De toekomst
Experts hebben hoge verwachtingen van de toepasbaarheid van thermoplastische composieten. Maria Laine van Boeing: “Boeing ziet het gebruik van thermoplastische composieten in meerdere takken van het bedrijf toenemen. Onze commerciële klanten vragen steeds vaker om producten die lichter en kostenefficiënter zijn. Met het gebruik van zulke geavanceerde materialen kunnen we die wensen vervullen. We kunnen hier nog erg veel over leren. De mogelijkheden blijven zich aandienen en dat is waar Boeing en TPRC zich nu op richten.“
Volgens Robert Lenferink van TenCate zullen de doorbraken in fases plaatsvinden. “We zijn nu bezig met het verbinden van alle schakels in de automotive waardeketen. Dat is een belangrijke stap. We testen nu nog volop. Als de productietechniek werkt en het lichter in gewicht en kostenbesparend is, dan is het materiaal geschikt voor het volgende platform in de waardeketen. Je hebt een doorlooptijd van twee tot vijf jaar. Daarom verwacht ik dat we tussen 2018 en 2022 steeds meer toepassingen zullen zien. Dan wordt het steeds breder ingezet, ook in andere markten.” The sky is the limit met dit materiaal van de toekomst.