log bac2
log sp

Wat zijn Composieten?

Een composietmateriaal is een combinatie is van twee of meer materialen, waarbij het de eigenschappen van de samenstellende materialen overneemt, en zelfs totaal nieuwe eigenschappen verkrijgt. Het ene materiaal, de matrix, omvat en verbindt het andere materiaal, meestal een versterkende vezel.

Binnen deze zeer algemene definitie vallen vele bekende materialen: een houten scheepsromp op stalen spanten, gewapend beton, radiaalbanden, gipsverbanden, enz... De grootste doorbraak is echter gekomen wanneer, reeds rond WO II, kunststoffen (plastics) versterkt werden met het geheime wapen: de vezels!

De ontwikkeling van glasvezels in de jaren dertig van vorige eeuw was een eerste, belangrijke stap. Uit gesmolten glas, ongeveer van dezelfde samenstelling als gewoon vensterglas, kan je ,glaswol, spinnen, een beetje zoals suikerspin op de kermis wordt gemaakt. Maar je kan er ook haarfijne glasvezels uit vervaardigen, door het gesmolten glas doorheen een spinpotje met honderden fijne gaatjes te trekken. Die glasvezels zijn zowat een honderdste millimeter dik en vrij van defecten. Hoewel glas intrinsiek bros is, zijn de glasvezels erg sterk (er zijn geen defecten aanwezig van waaruit de vezels zouden kunnen beginnen scheuren). Bovendien is glas driemaal lichter dan staal ... Als je glasvezels dus zou kunnen mengen met de nog lichtere kunststoffen, ontstaat een zeer licht en zeer sterk materiaal!
Glasvezels hebben nog vele andere voordelen: zij zijn relatief goedkoop en transparant, je kan ermee weven en breien, zij zijn niet brandbaar en absorberen geen vocht. En toch was dit nog niet het ultieme materiaal: glasvezels hebben immers maar een matige stijfheid, eenderde van die van staal en ongeveer gelijk aan die van aluminium. Glasvezelcomposieten vind je dus vooral in toepassingen waar sterkte de bepalende parameter is, en niet stijfheid!

De echte doorbraak van composietmaterialen stamt uit de jaren zestig, bij de ontwikkeling van de koolstofvezels. Je verkoolt een kunststofvezel door hem onder zuurstofarme atmosfeer te verhitten tot boven 2000°C, totdat (bijna) alleen koolstofatomen overblijven, netjes gerangschikt in een perfecte zes-hoekige grafietstructuur. Het eigenlijke geheim is dat deze vezeltjes (eenhonderste millimeter dun) uitgetrokken worden, zodat de grafiet-plaatjes netjes evenwijdig komen te liggen met de as van de vezeltjes. In vergelijking met het ordeloze en minder perfecte grafiet in je potlood, ontstaat hierdoor een materiaal dat schitterende eigenschappen heeft: het is stijver dan staal ( in sommige varianten zelfs drie keer stijver, dus bijna even stijf als diamant!), terwijl het vijfmaal lichter is dan staal. En in sterkte doen koolstofvezels niet onder voor glasvezels.
Naast die uitstekende mechanische eigenschappen zijn koolstofvezels bovendien chemisch inert, en dus ook onaantastbaar voor vocht. Bij temperatuurschommelingen zetten zij niet uit (zij krimpen zelfs een beetje bij opwarming), zij zijn doorlaatbaar voor allerlei straling, en je kan er (bijna) even goed mee weven, breien en vlechten als met glasvezels!  In combinatie met zijn uitstekende eigenschappen werden zij dus het aantrekkelijkste constructiemateriaal voor alle toepassingen waar een laag gewicht %uFFFDn een goede sterkte en stijfheid absoluut vereist zijn.
Na de koolstofvezels zijn vrij snel de ultrasterke kunststofvezels ontwikkeld, zoals aramidevezels (beter bekend onder de Amerikaanse merknaam Kevlar). Hoewel zij nog lichter zijn dan koolstofvezels, is hun vochtgevoeligheid (aramide) de oorzaak van hun geringe toepassing in composietmaterialen.

En dan is er de anisotropie, een wat moeilijker concept, maar absoluut opzienbarend. Stel, je legt alle vezeltjes netjes evenwijdig met mekaar in de kunststof. De stijfheid in de vezelrichting zal maximaal zijn, echter niet in de richting loodrecht op de vezels. Het interessante hieraan is niet alleen dat die extreme anisotropie kan ge%uFFFDxploiteerd worden (je kan dus een plaat maken die in %uFFFD%uFFFDn richting tien keer makkelijker doorbuigt dan in de andere richting!), maar ook dat je alle tussenwaarden van anisotropie kan verkrijgen door de vezelorientaties aan te passen. Een composiet versterkt met een weefsel is even stijf (en sterk) in ketting- en inslagrichting) maar ongeveer driemaal zwakker in de diagonaalrichting. En omdat er zoveel verschillende breisteken zijn, kan je met een gebreid composiet zowat alles doen wat je kan bedenken...

Volledige vormvrijheid.

De veelheid van mogelijke productieprocessen leidt ook tot een zeer grote vormvrijheid voor composietproducten, en dit zelfs voor kleine series. Daar waar bij metalen dikwijls dure diepdrukmallen, complexe frees- en draaibewerkingen, of moeilijke gietprocessen nodig zijn als men een product van iets complexere vorm wil realiseren, is dit voor composietproducten dikwijls veel eenvoudiger %uFFFDn goedkoper. De mallen (voor polyester en epoxy-composieten) zijn immers aan veel kleinere drukken onderhevig, en kunnen dus veel goedkoper uitgevoerd worden.
Dit besef van vormvrijheid vindt geleidelijk ingang in de wereld van de ontwerpers. Schitterende voorbeelden zijn de composietfietsen, waarvan de vorm in het geheel niet meer aan het klassieke fietskader refereert, en die toch een optimale combinatie van lichtheid, stijfheid en duurzaamheid, a%uFFFDrodynamische effici%uFFFDntie en verleidelijke vormgeving realiseren.
Pacific college medycyny orientalnej http://kupicpigulki.pl/viagra/ GE healthcare karty kredytowej