Zomer 2015

TPRC: expertise in thermoplastics

Het ThermoPlastic composite Research Centre (TPRC) in Enschede  is ontstaan naar aanleiding van een initiatief in 2007 van TenCate met als partners vliegtuigbouwer Boeing, Fokker Technologies (fabrikant van vliegtuigonderdelen) en Universiteit Twente. TPRC is een openinnovatiecentrum dat zich richt op thermoplastische composieten voor de vliegtuigindustrie en secundair hoogwaardige toepassingen in transport, industrie, energie en gezondheidszorg. 

De belangstelling voor thermoplastisch composieten en de toepassingsmogelijkheden ervan groeit gestaag. Klanten willen materialen die lichter, kostenefficiënter en milieuvriendelijk zijn. Deze composieten zijn licht, sterk, stijf, duurzaam en recyclebaar. Brandstofverbruik is een belangrijke factor in de vliegprijs. Boeing wil de ontwikkeling van thermoplastisch composiettechnologieën versnellen en de productie van thermoplast composietproducten sneller en efficiënter maken. Daarvoor is het nodig dat de waardeketen groeit en volwassen wordt. 

tprc 9346

Harald Heerink (links) and Bert Rietman 

‘Door de specifieke kennis die is opgebouwd en de ondersteuning bij een aantal concrete producten weten andere bedrijven ons nu te vinden’, vertellen algemeen directeur Harald Heerink en business developer Bert Rietman. ‘Het is belangrijk het proces te begrijpen en onze naam uit te bouwen. Dat gaat rondzingen. De wereld van thermoplasten is nog klein, maar we weten steeds meer partijen aan ons te binden. Nederland is in thermoplasten een grote speler, met name door TenCate en door TenCate Cetex® te branden en helpen vermarkten.’

Automotive 

Inmiddels richt TPRC zich ook op de automotive-industrie. Composieten in de vorm van vezelversterkte thermoharders worden al gebruikt in duurdere auto’s en Formule 1-racewagens, die in kleine aantallen worden geproduceerd, maar dit materiaal is minder geschikt voor serieproductie. ‘De automotive kan in principe sneller tot uitgebreide toepassing komen van thermoplastisch composieten. De vereisten zijn namelijk minder groot, bijvoorbeeld omtrent kennis van langetermijngedrag, zoals vermoeiing, kruip en degradatie.’

Deden Harald Heerink en Bert Rietman c.s. drie jaar geleden uitsluitend technology road map-onderzoek voor betalende TPRC-leden, nu werken ze ook met bilaterale projecten. Dat is vooral om de automotivemarkt te bedienen. Er lijkt sprake van een win-winsituatie: ‘Hier gaat aerospace van profiteren en ook de automobielindustrie kan er zijn voordeel mee doen. Elk auto-onderdeel van thermoplastisch composiet betekent een lager totaalgewicht en lagere kosten.’ Onlangs is een belangrijke stap gezet: met steeds betere modellen van het omvormproces kan plooivervorming worden voorspeld en kunnen fouten in het uiteindelijke product worden vermeden. Een plooi betekent een zwakke plek. Onder andere door de vezellagen in de mal onder een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar te plaatsen, kun je een plooivrij product ontwerpen en maken. 

Leren van ontwikkelingen

Boeing juicht de switch naar automotive toe, laat Harald Heerink desgevraagd weten. ‘De achtergrondgedachte is: als het volume groot wordt, kan de prijs omlaag. Alle OEM’s in automotive stellen eisen op het gebied van lichtgewicht, ook naar aanleiding van de Europese emissie-eisen. Een laag gewicht is een van de methoden om te komen tot lagere emissie, net als de aandrijving en aerodynamica. Qua materiaal is er een groot scala aan mogelijkheden. Thermoplasten zijn relatief nieuw, dus is er enige aarzeling bij deze nieuwe technologie. Onze verwachting is een doorbraak voor thermoplasten, al zal er altijd een mix blijven met materialen als hogesterktestaal. Aerospace kan leren van de ontwikkelingen in automotive, zoals automatisering, productieprocessen en overmoulding. Dit is het vormen van thermoplasten in combinatie met spuitgieten voor extra afwerking en functionaliteiten. Anderzijds moet de aandacht voor automotive niet afleiden van het kernonderzoeksprogramma. Daar moeten we slagvaardig in blijven, want dat is de basis van ons succes. Daarom willen we dus ook automotivepartners, zoals een tier 1 en materiaalproducent, integreren in het TPRC om de waardeketen ook hier te laten aansluiten. Maar zo ver is automotive nog niet.’ 

tprc 55431
Evan Vruggink

TPRC heeft al resultaten geboekt: kennisvermeerdering en een lichtgewicht autostoel – ‘een kritisch onderdeel’, volgens beiden. ‘Een dubbele kromming is extra moeilijk’, leggen ze uit, ‘ook bij een autostoel. Door de vezels zus en zo in de mal te leggen, kan het zonder plooien worden gemaakt. Met voorspelbare eigenschappen. Dit proces gaan we steeds verder optimaliseren. Daarin lopen wij voorop. De klant is de stoel nu aan het aanbieden bij OEM’s. Deze stoel kan in negentig seconden worden gemaakt. In onze wereld van traditionele verwerkingsprocessen is dat een behoorlijke doorbraak.’

Parner Boeing is tevreden over de ontwikkelingen. De basiskennis, ontwikkeling van de software en begrip van het productieproces groeien. Hetzelfde geldt voor het materiaal en bewerkingsproces. ‘Boeing kan dan beslissingen nemen over toepassing in toekomstige vliegtuigen. OEM’s kijken voor hun eigen R&D-afdelingen iets meer naar de “kortere” termijn. Door onze opzet hebben wij de gelegenheid op langere termijn fundamenteel naar deze materialen en processen te kijken.’

txtures 2 summer 2015 cover