Het onderzoekscentrum ThermoPlastic composite Research Center (TPRC) in Enschede doet in samenwerking met de UT en grote partners als Boeing, onderzoek naar vezelversterkte kunststoffen, thermoplastische composieten. Dit ‘materiaal van de toekomst’ is superlicht, duurzaam, sterk, stijf en slagvast. In vergelijking tot de verwerking van thermoharders (b.v. epoxyharsen), kunnen bovendien veel hogere productiesnelheden gehaald worden met thermoplasten. Een nadeel alleen is dat het productieproces niet altijd zonder problemen verloopt. Door de bevindingen van UT-promovendus Sebastiaan Haanappel zou het risico op fouten weleens verleden tijd kunnen zijn. Haanappel: “Wij kunnen nu circa 70% van de vervormingen en eventuele defecten vooraf aan het productieproces vaststellen. Onze resultaten zouden wel eens een brede doorbraak van dit materiaal binnen de auto- en vliegtuigindustrie kunnen betekenen.”
Haanappel, de eerste promovendus binnen het TPRC, onderzocht de voorspellende capaciteit van computersimulaties om laminaatvervormingen tijdens het persproces te voorspellen. Dr. René ten Thije van de UT spin-off AniForm ontwerpt de software voor computersimulaties en verwacht een gebruiksvriendelijke versie over enkele maanden gereed te hebben voor de markt. Haanappel maakte gebruik van deze simulatiesoftware ‘AniForm’ om te zien hoe realistisch deze simulatiemodellen zijn, maar ook om het gedrag van het beoogde composiet materiaal beter te begrijpen. Modelvoorspellingen zijn naast experimenten gelegd en corresponderen goed. Haanappel: “Op grond van de simulatiesoftware AniForm kunnen we ongeveer 70% van de vervormingen voorspellen, mits het materiaalgedrag goed is gekarakteriseerd en beschreven in het model. Dit houdt ook in dat defecten als plooivorming voorspeld kunnen worden.” Het werk van Haanappel toont onder andere aan dat simulatiesoftware gebruikt kan worden in het ontwerpproces van composiet producten. De effecten van modificaties van het productontwerp, productieproces, en materiaal kunnen relatief snel aangetoond worden. Het is heel belangrijk voor de industrie om te weten of het productieproces goed verloopt. Een goed inzicht in het materiaalgedrag tijdens het productieproces is essentieel. Gezien de lage risico’s op fouten is de industrie dan eerder geneigd dit relatief nieuwe product uit te proberen.
Thermoplastische composieten
Thermoplastische composieten zijn vezelversterkte kunststoffen die zowel licht als stevig zijn. Bij verhitting smelt de kunststof waardoor het materiaal met een pers in allerlei vormen geperst kan worden. Het persvormproces wordt gekenmerkt door hoge opwarm- en afkoelsnelheden, waardoor dit proces zeer geschikt is voor serieproductie.
Simulatiesoftware
Processimulatie tools evalueren relatief snel de effecten van een aanpassing in productontwerp, productieproces of materiaal. Haanappel: “Voordeel is dat je dure praktische ‘trial and error’ kan vermijden. Na mijn promotie vervolg ik mijn werk bij de spin-off AniForm. Wij hopen de drempel naar het werken met thermoplastische composieten te kunnen verlagen door de industrie ondersteuning te geven met software, consultancy en advies.”
TPRC
Het TPRC is in 2009 opgericht als onafhankelijk onderzoekscentrum op het gebied van pre-competitief onderzoek naar thermoplastische composieten. Op dit gebied is het TPRC leidend in de wereld. Het TPRC heeft meerdere partners, waaronder Boeing, TenCate, Fokker Aerostructures en de Universiteit Twente. Vanuit de UT vervult hoogleraar productietechniek Remko Akkerman van de faculteit CTW de positie technisch directeur van TPRC en geeft samen met Harald Heerink, algemeen directeur, de sturing aan dit centrum. Binnen TPRC werken verder op dit moment 7 PhD’s, 4 senior research associates, 2 technici en zo’n 6 studenten die hun stage- of afstudeerprojecten uitvoeren. Tevens huisvest TPRC de spin-off AniForm, en biedt TPRC de mogelijkheid voor verdere huisvesting van relevante start-ups.
Promotie
Sebastiaan Haanappel promoveert op 12 april 2013 om 14.45 uur, Gebouw Waaier, Universiteit Twente, Enschede. Promotor en hoofdbegeleider is prof.dr.ir. Akkerman (faculteit CTW). Het proefschrift ‘Forming of UD fibre reinforced thermoplastics: a critical evaluation of intra-ply shear’ is op te vragen bij m.vanhillegersberg@utwente.nl
