Veelgestelde vragen

Wat zijn de verschillende technieken voor vervaardiging van composiet producten?

Bij open-mal technieken is sprake van een mal waarop het product gemaakt wordt, die tijdens de impregnatie niet wordt afgedekt met een tweede mal of vacuümfolie. Bij openmal technieken kun je tijdens benatting van de vezels (impregnatie) geen gebruik maken van manipulatie van de druk. De uitstoot van vluchtige stoffen is meestal groter en minder controleerbaar dan bij gesloten-mal technieken.

Het is mogelijk om een vervaardigingsproces te beginnen als open-mal techniek, maar vóór het uitharden het product alsnog af te dekken en over- of onderdruk aan te brengen om overtollige hars af te voeren of luchtinsluitsels (voids) te verminderen. Open-mal technieken zijn niet per se minder high-tech dan gesloten-mal technieken; lasergeconsolideerd thermoplastisch wikkelen is in principe ook een open-mal techniek. Wel zijn de twee bekendste open-mal technieken ook vrijwel de eenvoudigste vervaardigingsmethoden die beschikbaar zijn: vezelspuiten en handlamineren.

Wikkelen is een vrij toepassing specifiek productieproces, dat zeer geschikt is om cilindrische containers zoals drukvaten te maken. Het in een wikkelproces kunnen oriënteren van de vezels levert grote gewichtsvoordelen op bij drukvaten. Bij drukvaten wordt de vloeistof/gasdichte binnenlaag (liner) vaak als mal gebruikt. Bij wikkelen is het verwijderen van de mal soms een probleem. Er bestaan oplosbare mallen.

Bij fibre placement (vezelplaatsing), wordt vaak met een pre-preg of thermoplastische tape of vezelbundel gewerkt. Deze wordt door een computergestuurde robot in de mal gelegd; aan ’t proces komen geen mensenhanden te pas. Een voordeel van deze methode is dat vezels in het vlak niet recht hoeven te liggen, wat moeilijk te realiseren is met andere methoden. Zonder automatisering is deze methode ondoenlijk.

Pultrusie is een samenstelling van het werkwoord ‘to pull’ en het ‘extrusie’-proces. Extrusie wordt veel gebruikt bij het maken van profielen. Hierbij wordt het materiaal door een mal geperst met de vorm van de profieldoorsnede. Een vezelversterkt materiaal laat zich niet zo gemakkelijk door een vorm duwen, daarom wordt bij pultrusie het ruwe materiaal door de mal getrokken. Als grondstof wordt meestal een combinatie van vezelbundels en vezelmatten (Continuous Strand Mat) gebruikt die door een harsbad worden geleid, en vervolgens door de mal.

Hierin wordt het profiel uitgehard bij hogere temperaturen (ca. 130ºC) en meestal op een bepaalde standaardlengte afgezaagd. In principe is het mogelijk oneindig lange profielen te maken, maar in de praktijk is pultrusie meestal een semi-continu proces, waarbij de profielen in lengtes van bijvoorbeeld 6 meter afgezaagd worden.

Gesloten maltechniek. Er bestaan zeer veel technieken die als vacuümtechnieken gekarakteriseerd kunnen worden, zoals ‘(VA)RTM’ (Vacuum-Assisted Resin Transfer Moulding), of SCRIMP (Seeman’s Composite Resin Infusion Molding Process). Deze techieken hebben met elkaar gemeenschappelijk dat het werkstuk met behulp van atmosferische druk geïmpregneerd wordt. Dat kan alleen als het werkstuk luchtdicht wordt afgesloten en aan één zijde de lucht door een vacuümpomp wordt afgezogen.

Je kunt een werkstuk luchtdicht afsluiten met een stuk plastic (vacuümfolie). Dan moet het werkstuk wel aan één zijde ondersteund worden door een mal, anders zou het in het vlak in elkaar gedrukt worden (kreukelen). Je kunt ook een rigide onder- en bovenmal gebruiken; hiermee is het meestal gemakkelijker het juiste vezelvolumegehalte te verkrijgen en een goede oppervlaktekwaliteit te krijgen aan beide productzijden. Dit is onder andere aan te bevelen bij de vervaardiging van proefstukken voor materiaaltesten. Het principe van vacuümtechniek is vrij eenvoudig, de productkwaliteit is goed en er kunnen grote producten en redelijk grote series mee gemaakt worden.

In een mal in de vorm van het eindproduct breng je als eerste een lossingslaag aan, zodat het product na uitharden uit de mal gehaald kan worden (de meeste harsen zijn prima lijmen!). Vervolgens bouw je het laminaat op volgens specificatie. Bij een eenzijdige mal wordt vaak nog scheurdoek (‘peel ply’) toegepast: dit is wederom een soort lossingslaag, maar zorgt er ook voor dat de uiteindelijke oppervlaktestructuur een bepaalde ruwheid krijgt (bijv. gunstig voor lijmen). Soms wordt over een deel van het product een doek of gaas gelegd, die ervoor zorgt dat de hars overal in het product kan komen vóórdat uitharding optreedt. Tenslotte wordt de hele stapel afgedicht met vacuümfolie.