EverStrip. hét bouwmateriaal. Composiet producten, R&D Productdesign en engineering

Transcriptie

1 Martin Evers Pluto AZ Den Helder T: +31 (0) M: + 31 (0) E: martinevers@me.com Composiet producten, R&D Productdesign en engineering EverStrip hét bouwmateriaal

2 EverStrip is het perfecte composiet bouwmateriaal Inleiding Aan de hand van wat voorbeeldfoto s en schetsen gaan we u in de komende bladzijden aantonen waarom EverStrip het perfecte bouwmateriaal is. Tevens leggen we u uit hoe eenvoudig het is, om met EverStrip een sterke, lichte en zeer duurzame constructie te bouwen. We gebruiken in deze uitleg de bouw van een middelmatig groot motorjacht, maar ook veel grotere schepen en constructies kunnen met EverStrip gerealiseerd worden. We bespreken hier de toepassing van EverStrip met een doorsnede van 27 x 47 mm, maar ook EverStrip profielen met een doorsnede van 100 x 250 mm worden momenteel toegepast. Composieten We gaan er vanuit dat de lezer al het een ander weet over composieten en sandwichconstructies. Maar toch hieronder even een korte beschrijving: Composiet komt van het Franse woord composite, dat samengesteld betekent. Het is een treffende typering voor het composietmateriaal dat sterk in opkomst is. Kunststof composieten zijn namelijk vezels gecombineerd met (kunststof)- hars. De gewenste materiaaleigenschappen zijn op maat te maken. Composietmaterialen hebben verschillende eigenschappen in verschillende richtingen (anisotroop). Deze eigenschappen worden voornamelijk beïnvloed door de laminaatopbouw en door de gebruikte matrix- en vezelmaterialen. Polyestercomposieten (glasvezelversterkt) zijn de meest gebruikte composieten voor massaconsumptie. De eigenschappen van glasvezel zijn vergelijkbaar met aluminium. Voor de meer hightech toepassingen worden o.a. aramidevezel en koolstofvezel gecombineerd met bijvoorbeeld epoxy- of fenolharsen. Deze zogenoemde high performance composites vinden hun weg naar de lucht- en ruimtevaart en naar corrosieve omgevingen. Het materiaal kan dus worden ontworpen met specifieke eigenschappen die voor het (composiet) product nodig zijn. Dat biedt ongekende mogelijkheden. Kenmerken composiet: Relatief laag soortelijk gewicht, dus vaak gewichtsbesparing; Hoge specifieke sterkte (hogere sterkte bij minder gewicht) en draagkracht; Lange levensduur (afhankelijk van toepassing); Lage onderhoudskosten (zeer laag, zeker op de lange duur); Grote ontwerpvrijheid, dus veel productvormen mogelijk; Elektrische eigenschappen, qua isolatie maar ook geleiding (thermische en elektrische geleiding is mogelijk); Hoge chemische bestendigheid tegen bijvoorbeeld zuren en chemicaliën; Weer- en waterbestendig (materiaal corrodeert bijna niet, UV- bestendig en neemt weinig vocht op); Goede vermoeiingseigenschappen (cyclische belastingen); Goede isolerende eigenschappen, zowel elektrisch als thermisch; RAM eigenschappen (Radar Absorbing Materials). Het materiaal biedt veel mogelijkheden om radar absorberende constructies te maken; Mogelijkheid voor een hoge mate van integratie (verstijvingen, integratie van inserts); Mogelijkheid tot serieproductie; Goede impact eigenschappen (zeker in combinatie met aramide vezels). 2

3 Sandwich Bij sandwichconstructies worden twee versterkingslagen op afstand gehouden door een lichte kern. De kern is meestal van schuim. Het grote voordeel van een dergelijke constructie is dat er een grote buigstijfheid verkregen wordt bij een laag gewicht. Een bijkomend voordeel is de warmte- isolatie die soms ontstaat door de lage warmtegeleiding van de schuimkern. Indien de versterkingslagen een dikte hebben die als klein is te beschouwen ten opzichte van de totale dikte van de sandwich H, dan zijn traagheidsmoment I, en weerstandsmoment W, van een sandwichbalk met breedte B eenvoudig te benaderen: Traagheidsmoment: I ½ B t H 2 Weerstandsmoment: W B t H Sandwichconstructies zijn niet beperkt tot balken of platen. Ook zijn er ingewikkeldere schaalconstructies mee te realiseren. Hoewel de buigstijfheid zeer hoog kan worden opgevoerd door het toepassen van een sandwichconstructie, moet er rekening gehouden worden met andere effecten. Zo kunnen vervormingen door afschuiving groot zijn, want door de zeer lage afschuifmodulus van het schuim en kunnen afpel spanningen leiden tot delaminatie van de huid van de schuimkern. De toepassing van EverStrip lost dit probleem echter volledig op. EverStrip is het ultieme materiaal waar het gaat om het realiseren van een stabiele, stijve en zeer duurzame sandwichconstructie. Wat bij de normale sandwichconstructie een nadeel is, is dat bij de toepassing van EverStrip juist een voordeel: Zeer weinig kans op delaminatie; Hoge weerstand tegen puntbelastingen. Het wordt nu tijd om uit te leggen wat EverStrip is en hoe het in de composietconstructie wordt verwerkt. Wat is EverStrip? We nemen als voorbeeld een EverStrip profiel van 27 x 47 mm. Schuimstroken (cross- linked PVC) worden op maat gezaagd. Daarna worden deze stroken in een geautomatiseerd productieproces bekleed met een dun laagje glasvezel met polyesterhars. Tijdens dit proces worden de profielen precies in een matrijs op maat gebracht en onder hoge temperatuur gebakken zodat het profiel niet alleen goed uithard, maar dat ook het nadelige styreen grotendeels uit het laminaat wordt onttrokken. De exacte maatvoering garandeert dat de latten bij verwerking precies op elkaar aansluiten en een strak oppervlak gerealiseerd wordt. EverStrips zijn standaard leverbaar in een breedte van 47 mm met diktes van respectievelijk 22, 27 en 32 mm, maar kunnen desgewenst in elke gewenst breedte en dikte geproduceerd worden. 3

4 In principe zijn profielen met een doorsnede tot vijfhonderd millimeter mogelijk. Daarnaast kan er ook een grote diversiteit van zeer specifieke profielen vervaardigd worden. Onderstaand (fictief) profiel is daar een goed voorbeeld van. Hier zijn aan de zijden speciale click - randen aangebracht om de delen eenvoudig aan elkaar te koppelen. In het profiel is ruimte voor de doorvoer van leidingen gecreëerd. Profiel met clickrand en ruimte voor leidingen: Ook kunnen er andere schuimsoorten toegepast worden dan PVC of PU. Denk bijvoorbeeld ook aan brandvertragende schuimsoorten of geluidsisolerende kernmaterialen zoals kurk. Voorbeelden van toepassingen EverStrip Maritieme constructies Scheepsrompen Dekken Schotten Dekhuizen Graanschotten Dekluiken Verstijvingen Containers Pontons Laadkleppen Steigers Civiele constructies Brugdekken Vloeren Wanden Gevels Verstijvingen Platforms Podia Onderdelen windenergie Containers Dakconstructies Steigers 4

5 Bouwen met EverStrip In een goed geconditioneerde ruimte (weinig luchtvochtigheid en een stabiele niet te lage temperatuur) wordt een bouwframe opgezet van MDF schotten. Deze schotten dienen om de EverStrip profielen op te kunnen bevestigen en zodoende de rompvorm te bepalen. De romp wordt dus op zijn kop gebouwd. De profielen worden onderling aan elkaar gelijmd met ingedikte epoxyhars en op de MDF schotten gefixeerd met een houtschroef. Om onderling verschuiven van de profielen tegen te gaan wordt tussen de schotten een RVS nagel door het profiel geschoten. Nadat de romp helemaal dicht is en de lijm is uitgehard, worden de schroeven verwijderd. 5

6 Nu kan de romp gelamineerd worden. Het laminaat bestaat in dit geval uit multi- axiaal glaslegsel en wordt bij voorkeur door middel van vacuüminjectie aangebracht. Een met de hand aangebracht laminaat kan natuurlijk ook: Na het omkeren van de romp worden de MDF schotten verwijderd en wordt hetzelfde laminaat aan de binnenzijde aangebracht. Het dek wordt op gelijke wijze, op zijn kop gemaakt. Daarna worden, na het plaatsen van de hoofdschotten en de motor, het dek en de romp aaneen gelamineerd. Omdat er een strook laminaat op de romp wordt vrijgehouden, loopt het dek laminaat naadloos door in de romp en ontstaat er één, bijzonder sterk, geheel. Naast het standaard laminaat van glasvezel, kunnen we ook kiezen voor, onder andere, koolstof- of aramidevezels. Deze keuze is uiteraard afhankelijk van de specifieke eisen die aan het eindproduct gesteld worden. Waarom is EverStrip zo sterk en zo duurzaam? In het hoofdtukje sandwich hebben we al beweerd dat EverStrip zoveel sterker en duurzamer is dan is dan een gewone sandwichconstructie. Nu we gezien hebben hoe de EverStrip constructie wordt opgebouwd, kunnen we dat aan de hand van de volgende kenmerken ook bewijzen: 6

7 Grotere weerstand tegen puntbelastingen In tegenstelling tot een normale schuimsandwich, heeft de EverStrip sandwichconstructie om de 47 mm een klein schotje dat het binnen laminaat met het buitenlaminaat met elkaar verbindt. Hierdoor zal bij een optredende puntbelasting het schuim veel minder makkelijk ingedrukt worden. Grotere stijfheid Doordat druk- maar vooral trekkrachten door de dwarsverbinding tussen binnen en buitenlaminaat ook naar de andere zijde van de constructie worden overgebracht, ontstaat er een veel grotere stijfheid (weerstand tegen doorbuiging) dan dat we normaliter bij een sandwichconstructie zouden verwachten. Lichter in gewicht Door besparing op het laminaat ontstaan er nog lichtere constructies dan bij de traditionele composietconstructies. Minder kans op delaminatie Hetzelfde eerder genoemde schotje, zorgt er ook voor dat het glasvezellaminaat veel minder makkelijk van het schuim afgepeld kan worden. Geen osmose Door de toegepaste epoxyhars bij het aanbrengen van het binnen- en buitenlaminaat, is de vochtopname, vele malen minder dan bij polyester. Dus zeer weinig kans op osmose. Conclusie Na het lezen van deze brochure, bent u waarschijnlijk net als wij tot de conclusie gekomen, dat een constructie opgebouwd uit EverStrip sterker en bestendiger is dan de traditionele sandwich constructie. Wellicht overweegt u inmiddels om de EverStrip bouwwijze in uw eigen situatie te gaan verwerken, maar twijfelt u over de juiste toepassing. Uiteraard staan wij dan voor u klaar om u bij de implementatie van de EverStrip constructie te adviseren dan wel mee te denken, om samen met u naar een doelgerichte oplossing toe te werken. Niet alleen met onze kennis en ervaring uit de praktijk, maar ook gebruikmakend van gerenommeerde onderzoeksinstituten zoals het composietenlab INHolland, TNO, TU Delft en WMC willen wij u graag terzijde staan in de ontwikkeling van uw specifieke, op het EverStrip concept gebaseerde, composietconstructie. Daarnaast adviseren wij u graag over de mogelijkheden om gebruik te maken van overheidssteun om uw innovatie met een minimum aan investering door te voeren. Martin Evers Pluto AZ Den Helder T: M: E: martinevers@me.com 7