Impactsuccesverhaal: Composieten
Wanneer je vezels samenbrengt met een kunststof, krijg je een materiaal dat heel licht blijft en toch heel sterk en stijf is. Composietmaterialen bieden heel wat voordelen op het vlak van veiligheid en milieu.
Energiebesparing door lager gewicht
Recent wonnen composieten aan bekendheid toen het elektrische model van BMW, de i3, een volledig chassis kreeg in dit materiaal. “Het is zo licht dat je het met twee mensen kunt opheffen.” Eigenlijk is het idee achter het gebruik van composieten als het over mobiliteit gaat altijd hetzelfde: een lager gewicht bereiken om zo minder brandstof te gebruiken. “Als je elektrische wagens maakt, voeg je immers via de batterijen enorm veel massa toe, tot 100 kilo batterijen, dus probeert men elders weer massa te sparen.”
En klassieke brandstofwagens? Ook daar worden ze gebruikt, al blijft de hoge kost nog een drempel. “Vandaar dat je ze eerst ziet opduiken in duurdere sportwagens. Er gebeurt vooral veel onderzoek door de producenten van onderdelen omdat die het zien als een mogelijke piste om massa te reduceren. Door composieten te gebruiken bereiken ze veel zogenaamde ‘secondary weight savings’. Als het chassis lichter is, kan ook de motor lichter. Je krijgt dus een soort van cascade van gewichtsreducties.”
Wim Van Paepegem spreekt van een enorme revolutie: “Als je in een recent gebouwd vliegtuig stapt, bestaat meer dan de helft ervan uit composiet. Volledige vleugels en de volledige vliegtuigromp bestaan soms uit het materiaal, maar omdat het wit geverfd is en gelakt, merk je daar niets van en bijgevolg weet haast niemand dit.”
3D-printing met medische toepassingen
De tweede soort materialen waar Wim Van Paepegem en zijn collega-wetenschappers aan de UGent rond werken is 3D-printing, waarbij men materialen lokaal afsmelt met een laser en complexe geometrieën maakt die met klassieke machinering heel moeilijk te produceren zijn. In de hobbywereld is dit al vrij bekend, maar wat niet zoveel mensen weten is dat deze technologie bijvoorbeeld ook gebruikt wordt bij de productie van ortheses voor kinderen die moeilijk lopen en de productie van externe hulpmiddelen op maat voor mensen met spierproblemen. De materiaalkundigen werken op dit moment ook aan een nieuw project waarbij medische implantaten gemaakt worden, bijvoorbeeld voor heupen of stukken schedel, het kaakbeen en rugimplantaten die gebruikt worden bij erg complexe breuken.
Rond de 3D-printing zit men dus vooral bij de medische toepassingen, met name de ondersteuning van patiënten. Daarvoor werkt men samen met orthopedische bedrijven, ziekenhuizen en chirurgen die implantaten ontwerpen. Men vertrekt daarbij van een CT-scan die de fractuur toont en weergeeft hoe het resterende bot eruit ziet. Dan wordt een ontwerp voor een implantaat gemaakt dat er zo goed mogelijk in past. Het materiaal dat uiteindelijk uit de printer komt moet mechanische belasting aankunnen zodat mensen met een prothese bijvoorbeeld nog kunnen sporten.
Composieten om veiligheid te verhogen
“Veiligheid is dus een belangrijk element,” beklemtoont Wim Van Paepegem, “Zo hebben we een onderzoek gedaan naar fietshelmen. Een fietshelm moet een zekere energie absorberen als je valt. Wij doen het onderzoek en simulaties voor bedrijven die zulke fietshelmen maken. Betere bumpers, beglazing van gebouwen met een sterkere explosieweerstand, versterkingen in autodeuren,… Ook dergelijke dingen behoren tot ons onderzoeksdomein.”