Pagina
Menu
Introductie Verschillen
met andere materialen
Voordelen
van composieten
Typen
Composieten
Super
Vezels
Matrices
Productie
Methoden
|
|
INTRODUCTIE
<deze pagina is in opbouw>
Deze pagina geeft een
algemene inleiding over composiet materialen voor mensen/bedrijven die geïnteresseerd
zijn in eventuele toepassing van composiet in hun producten en/of door
reeds eerdere toepassing hiervan wat verdere interesse hebben in de
toepassing hiervan (bijvoorbeeld mogelijke oplossingen van enkele
engineering / materiaal problemen). Wat
zijn composiet materialen (definitie) ? Simpel
gezegd: een samengesteld materiaal Een
combinatie van twee of meer materialen (wapening, vulstoffen en
composiet matrix binder) verschillend in vorm op macro niveau. De
samengestelde delen behouden hun identiteit, dat wil zeggen
lossen/vermengen zich niet volledig in elkaar maar werken samen in
harmonie met als doel de eigenschappen van het basis materiaal te
verbeteren. In het algemeen kunnen de componenten fysisch worden
onderscheiden, en vertonen ze een interface tussen elkaar. [ref:
ASM International, engineered materials handbook volume 1.
"Composites"] Historie
/ Leuk om te weten ! Multiplex
uitgevonden door de Egyptenaren, +/- 1500
v Ch.), gewapend beton uitgevonden door de Romeinen , +/- 1000 v. Ch.),
door natuur vezels gewapend klei dat door de mensheid
reeds gebruikt voordat ijzer werd ontdekt en de boom (de natuurlijke
vorm), zijn in essentie composiet materialen. En heden ten dagen zijn wij
wederom geavanceerde technieken aan het (her-)ontwikkelen om natuurvezels
toe te passen ! VERSCHILLEN
MET ANDERE MATERIALEN
TOP Het
essentiële verschil tussen composieten en bijvoorbeeld metalen is, dat
composieten een An-Isotroop gedrag vertonen, dat wil zeggen dat de
eigenschappen van het composiet materiaal richtingsafhankelijk zijn. Dit
in tegenstelling tot bijvoorbeeld metalen die een isotroop gedrag
vertonen, dat wil zeggen dat de eigenschappen van het materiaal in alle
richtingen het zelfde zijn. Enkele andere verschillen zijn;
-
Het uiteindelijke
materiaal wordt gevormd tijdens het productie proces, in de meeste
gevallen in de eindvorm van het product / halffabrikaat.
-
De materiaal
eigenschappen worden mede bepaald door het productie / uithardingproces.
-
Vezelachtige
composieten zijn veelzijdiger dan metalen en kunnen "getailored"
worden op maat voor de gestelde prestatie behoefte en complexe
ontwerp eisen.
-
Hogere specifieke
sterkte (materiaal strekte/dichtheid materiaal). Aramide en Carbon
vezel versterkte epoxies hebben gemiddeld een. 4 tot 6 keer hogere specifieke
treksterkte dan staal of aluminium
-
Uitstekende vermoeiingseigenschappen,
met name voor aramide en carbon vezel versterkte epoxies vergeleken
met metalen
-
enz.
VOORDELEN
VAN COMPOSIETEN
TOP
-
Zeer hoge specificieke
sterkte. D.w.z. zeer hoge sterkte bij een laag gewicht
-
Zeer grote mate van
vormvrijheid. Relatief eenvoudig zijn zeer complex vormgegeven (dubbel
gerond) producten te produceren.
-
Hoge mate van
integratie mogelijk. D.w.z. verstijvers, integratie van inserts, en
zelfdragende constructies zijn relatief eenvoudig in één of twee
productie gangen te maken.
-
Materiaal kan
getailored worden. D.w.z op maat gemaakt worden voor de
belastingen/prestaties die het eind product/eind materiaal moet gaan
leveren
-
Uitstekende
vermoeiingseigenschappen aangaande te halen aantal cyclische
belastingen (vele malen meer dan bij metalen) en breuksterkte
bij vermoeiing (bij aramide en carbon epoxy laminaten gemiddeld
meer dan. 60% van maximale statische belasting, dat een veelvoud is
van wat met metalen haalbaar is).
-
Uitstekende chemische
bestendigheid tegen zuren, chemicaliën e.a.
-
Uitstekende weer/water
bestendigheid. Materiaal corrodeert bijna niet (roest niet), neemt
weinig vocht op en leidt daardoor tot veel lagere onderhoudskosten
zeker op de lange duur.
-
Composieten hebben
uitstekende RAM eigenschappen (Radar Absorbing Materials). Daarbij
kunnen laminaten radar en sonar transparant gemaakt worden.
-
Uitstekende impact
eigenschappen
-
Uitstekende elektrische
eigenschappen, qua isolatie maar ook geleiding, dielectrische
eigenschappen, EMS shielding. Constructie kunnen op maat RF
transparant maar ook RF reflecterend gemaakt worden. Dus electric
tailoring
-
Maar ook thermische
isolatie eigenschappen, uitstekende brandvertragende en hitte
bestendige eigenschappen. Zie hoge temperatuur composieten.
-
enz.
TYPEN
COMPOSIETEN
TOP De
meest bekende vorm van composieten zijn vezel- versterkte kunststoffen. Er
zijn echter nog vele andere soorten, waar ook metalen en technisch
keramiek in worden toegepast ! Typen
composieten zijn;
-
Vezel versterkte
kunststoffen
-
Vezel versterkte
thermoharders (zoals polyester, vinlyester, epoxy, BMI/Polyimide,
fenol, enz.)
-
Vezel versterkte
thermoplasten (zoals PPS, PEEK, PEI, PAI, enz.)
-
Sandwich constructies
-
VVK huiden,
aluminium huiden, stalen huiden, kernmaterialen zoals schuim (PUR, PIR, PVC
enz.), hout (multiplex, balsa) en/of honingraat (papier, nomex, aluminium, carbon,
enz.).
-
Fibre metal laminates (FML's
zoals ARALL and GLARE)
-
Metal Matrix Composites
(MMC's)
-
Glas matrix composites
-
Ceramic Matrix
Composites
-
Ceramic Ceramic
Composites
-
Carbon Carbon
Composites
-
enz.
SUPER
VEZELS (meest bekende)
TOP
-
glas vezel (E-glas,
S-glas, C-glas)
-
kwarts glas vezel
-
organische vezels
-
aramide (Twaron /
Kevlar)
-
polyetheleen fibre
(HPPE -->Dyneema / Spectra)
-
zylon
-
M5 fibre (under
development by Magellan) http://www.m5fiber.com/
-
carbon vezel, HT (high
tensile) en HM(high modulus)
-
boron vezel
-
keramische vezels,
alumina, carbide and nitride
vezels
MATRICES
(meest bekende)
TOP
-
Thermoharders, harsen
zoals;
-
Thermoplasten zoals;
-
Metalen (aluminium,
titanium, staal, enz.)
-
Glas
-
Technisch keramiek
-
gecarboniseerd fenol
(carbon/carbon applicaties)
PRODUCTIE
METHODEN (meest bekende)
TOP
-
hand lamineren (thermoharder
en prepregs)
-
roving spuiten (thermoharders)
-
koud prezen (thermoharders)
-
GMT en BMT (SMC and
BMC)
-
Spuitgieten en RIM (thermoplasten
respectievelijk thermoharders)
-
vacuüm infusie and vacuüm
injectie (VI-RTM)
-
Resin Transfer Moulding
(RTM van thermoharders, keramiek, met vezel preforms, 3D geweven
preforms en breisels)
-
compression moulding (prepregs
en thermoplasten, glas matrix, keramiek en metalen)
-
pultrusie (thermoharder
en thermoplasten)
-
wikkelen (thermoharders,
thermoplasten en keramiek).
-
vacuüm bagging (nat
laminaat / prepregs en uitharding in oven)
-
autoclaaf (prepregs en
uitharding onder druk en verhoogde temperatuur, voor thermoplasten, thermoharders,
technisch keramiek, MMC's,
FML's)
-
enz.
|
|
Enkele
Voorbeelden
nog toe te voegen Grafieken
en diagrammen Vergelijking
specifieke sterkte
laminaten/vezels met metalen tabellen
met mechanische eigenschappen referentie
/ links / literatuur CTP
paper (PDF)
Use of phenol for marine, offshore, building and construction industry Fire
Hard Composites for Architectual Applications
Fire retardant composites for Marine industry enz.
|