Toegepast onderzoek naar composieten bij het NLR Michel Peters Algemeen Directeur NLR 28 november 2012

Transcriptie

1 Toegepast onderzoek naar composieten bij het NLR Michel Peters Algemeen Directeur NLR 28 november 2012 Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium National Aerospace Laboratory NLR

2 Vestigingen NLR Maintenance N L Valley R ESTEC - A m - Woensdrecht s - Noordwijk t e r d a m N LCW KTV R - - F - Woensdrecht l Leeuwardene v o l a n d

3 Missie NLR is de nationale kennisonderneming voor de luchten ruimtevaart, met als doel:!! het bevorderen van het innovatief en slagvaardig vermogen van overheid en bedrijfsleven!! het ontwikkelen en toepasbaar maken van hoogwaardige technologie

4 Historie NLR!! NLR is een van de 4 Nederlandse Grote Technologische Instituten (GTI s)! Deltares: water/land sector in NL Delta! ECN : energie sector! MARIN : scheepvaart sector! NLR : lucht- en ruimtevaartsector!! Historie NLR! 1919: opgericht als Rijksstudiedienst voor de Luchtvaart (RSL)! 1937: omgevormd tot de Stichting Nationaal Luchtvaart Laboratorium (NLL)! 1961: gewijzigd in Stichting Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium (NLR)

5 Het NLR voor NL overheid!! Voor welke departementen?!! EL&I *) : Civiele/militaire lucht- en ruimtevaartindustrie (NH90, JSF, GLARE, MRO, MKB ondersteuning)!! I&M: Mainport Schiphol (veiligheid, capaciteit, milieu), Air Traffic Management; ruimtevaartgebruik!! Defensie: Ondersteuning bij verwerving, en bij operationele inzet; milieu en veiligheid ( smart buyer/specifier )!! BZK, BuZa: Nationale veiligheid, internationale ondersteuning!! OCW: Kennisinfrastructuur, Uni s, HBO *): EL&I penvoerend ministerie

6 Personeel en organisatiestructuur ca. 680 FTE s (51 % academici, 27 % HBO) Directie Marketing & Communicatie Personeel & Organisatie Aerospace Systemen & Applicaties (145 FTE)! Avionica Ontwikkeling & Kwalificatie! Vliegproefsystemen & Applicaties! Avionica Systemen! Militaire Operations Research! Ruimtevaart Overige Staf & Ondersteunende Diensten! NLR Air Transport Safety Institute Luchtverkeer! Luchtverkeersmanagement & Luchthavens! Training, Simulatie & Operator Performance (135 FTE)! Cockpit & Flight Operaties! Milieu & Beleidsondersteuning! Gasturbines & Instandhouding! Flight Physics & Belastingen Lucht- en Ruimtevaartuigen! Helikopters & Aëro-akoestiek! Multidisciplinaire Systemen & Engineering! Constructie Technologie (180 FTE)! Engineering & Technische Diensten! Testen & Evalueren DNW (67 FTE)

7 De Gouden Driehoek uit Bedrijvenbrief EL&I Accent op economische Topsectoren Kennis- en innovatie ondersteuning Sector/ Bedrijfsleven Private middelen Vraaggestuurde Programma s Kennis- instellingen Vraagsturing Fiscale aftrek Innovatie Contract(en) Publieke middelen Overheid

8 Nationale samenwerking!! Onderwijs: Universiteiten/HBO:!! geven colleges, beschikbaar stellen onderzoeksfaciliteiten, plaatsen voor promovendi en stagiaires (convenant TUD-NLR)!! TU-Delft, UT, TUE, RUG, Windesheim, InHolland, HvA, PAO (o.a. ATM college reeks)!! TUD NLR gezamelijk laboratorium vliegtuig!! Samenwerkingsverbanden: (ook met industrieën/mkb)!! FMLC, ASTI, Adv. Composites Manufacturing (ACM)!! Geomatics Business Park, Noordoostpolder!! NAG, NIDV, DAG, DAEC, VGT, TNO, SpaceNed, SRON, KDC, SIM

9 Valley of Death!! Praktijk leert dat voor veel bedrijven (vooral MKB s) de stap van TRL 6 (prototype gemaakt in een proto fabricage omgeving) naar TRL 9 (productie) erg groot is.!! Vaak komt dit omdat:!! Hiervoor investeringen in apparatuur nodig zijn terwijl er nog geen concrete opdrachten zijn!! De terugverdientijd voor gemaakte investeringen erg lang kan zijn (zeker voor bedrijven binnen de vliegtuigindustrie zoals bijvoorbeeld DTC)!! Men wil de lopende productie niet verstoren met ontwikkelwerk!! Vanuit deze behoefte is het eerste idee voor CompoWorld ontstaan

10 Onderwijs Windesheim Flevoland ROC Flevoland ROC Friese Poort Stichting CompoWorld Onderzoek Lange termijn onderzoek o.a. via lidmaatschap aan M2I (TRL 1 TRL 3) Onderzoeksprojecten bij NLR (TRL 3 TRL 6) Fonds voor R&D Ondernemen Kennisvragen vanuit ondernemingen Ontwikkeling productietechnologie bij NLR in samenwerking met bedrijven (TRL 7 TRL 8) Incubator Businesspark (TRL 9)

11 Samenwerking met NL MKB!! De combinatie van kennis en faciliteiten én de mogelijkheid om ontwikkelingen tot en met de hoge TRL s uit te voeren maken het NLR een interessante partner voor bedrijven binnen en buiten Nederland!! Ook Flevolandse (composieten) bedrijven werken met het NLR samen:!! Deen Composites Emmeloord: losneembare lijmverbinding!! Schaap Shipcare Lelystad: Advies over composieten!! PFT profiles Dronten: Nieuwe materialen voor pulltrusies!! Dutch Composite Solutions Lelystad: dubbelgekromde composiet pantserplaten voor helikopters (Defensie Innovatie Competitie) en lichtgewicht loopbrug!! DTC Almere: TAPAS en ontwikkeling van lange lassen voor thermoplasten!! VABO composites Emmeloord: Samenwerking begint vorm te krijgen!! Brennels Emmeloord: Toepassing van brandnetel vezels in Bio-based composites!! Verbruggen Emmeloord: Composiet onderdeel voor een palletiseermachine!! In het kader van het IPC Compettitive Composites worden op dit moment projecten gedefinieerd met 14 MKB s

12 Composiet materialen!! Voordelen:!! Licht!! Sterk!! Stijf!! Goede vermoeiingseigenschappen!! Geen Corrosie!! Grote vormvrijheid tijdens ontwerp!! Nadelen:!! Prijs/kg!! Bros

13 Composieten bij het NLR NLR is actief binnen een groot aantal deelgebieden! Materiaal onderzoek! Concept studies! Detail ontwerp! Ontwikkeling fabricage technieken! Ontwikkeling van ontwerp methodes! Testen van materialen en (sub) componenten! NDT research! Akoestiek! Inspectie en reparatie technieken! Prototyping (ware grootte)! Full-scale testen

14 Composieten in civiel vliegtuigbouw!! Composieten worden al geruime tijd toegepast in civiele vliegtuigen.!! Begon met stuurvlakken en fairings!! Daarna staartvlakken en vleugels!! Nu (Boeing 787 en Airbus A350) 50% van de constructiedelen in composiet

15 Composieten in civiele vliegtuigbouw!! In de begin jaren werden composieten vooral gebruikt om gewicht te besparen, kosten waren van minder belang!! Materialen in die tijd: thermoharder prepreg!! Fabricage proces: autoclaaf (druk oven)!! Toepassingen: schaalconstructies

16 Doelstellingen vanuit de Vliegtuigindustrie

17 Doelstellingen vanuit de vliegtuigindustrie!! Nederlandse industrie is succesvolle toeleverancier aan de Internationale vliegtuigindustrie!! Ook toeleveranciers moeten voldoen aan de door de vliegtuigbouwers gestelde ambitieuze targets!! NLR ondersteunt de Nederlandse industrie met het opbouwen van kennis en kunde door:!! Het evalueren van nieuwe composiet materialen (b.v. thermoplasten)!! Het ontwikkelen van nieuwe constructie concepten!! Het ontwikkelen van nieuwe fabricage processen zoals! Resin Transfer Moulding (harsinjectie in met vezels gevulde metalen mallen)!perstechnieken!automated Fibre Placement

18 Nieuwe fabricage methode en nieuw constructie concepten: Persen van thermoharder en thermoplast Voordelen:! Minder vermoeiing! Lichter

19 Resin Transfer Moulding van dikwandig deel: ophanging van hoofdonderstel Vervangt zwaar metalen smeeddeel in de vleugel Voordelen:! Sneller te maken! Minder vermoeiing! Lichter

20 Resin Transfer Moulding als fabricage methode voor composieten onderstel componenten

21 Automated Fibre Placement met thermoharder thermoplast en droge vezels Composieten vijzel Verstijfd huidveld van een vliegtuigvleugel

22 Compression Moulding met chopped tape als mogelijkheid om composieten te recyclen

23 Reparatie van composieten Wel of niet repareren? Als er gerepareerd moet worden, hoe doe je dit dan op de meest efficiënte manier?

24 Ontwerp en aanmaak van mallen!! Ter ondersteuning van de fabricage ontwikkelingen op het gebied van composieten heeft het NLR de beschikking over een uitstekende verspaningsfaciliteit voor de aanmaak van mallen en voor het verspanen van composiet.

25 Testen van composieten ter validatie van het ontwerp Materiaal onderzoek Coupon testen Component testen Ware grootte testen

26 Aandachtsgebied lichtgewicht constructies Naast de voordelen lichtgewicht constructies, ook aandachtspunten!! Ongewenste trillingen & Geluid kunnen toenemen Akoestische capaciteiten van het NLR ook toepasbaar buiten luchtvaart;!! Kennis in huis; Theoretisch, modeleren en praktisch!! Faciliteiten; Windtunnels, Nagalm- en Anechoïseche kamers!! Meetapparatuur " In het ontwerpstadium structurele-akoestische analyses en controle metingen uitvoeren

27 Spin-off!! Hoge brandstofkosten zorgen ervoor dat er in toenemende mate een drive komt om constructies die bewegen lichter te maken zonder dat de kosten toenemen!! Omdat er nu fabricagetechnieken en composiet materialen beschikbaar komen waarmee dit mogelijk wordt ontstaan er spin-off mogelijkheden vanuit de vliegtuigbouw naar b.v. transport, automotive en medical

28