Project moet grootschalige composietstructuren optimaliseren met oog op energiebesparingen

Een nieuw project moet leiden tot het optimaliseren van grootschalige composietstructuren. Deze lichtgewicht componenten helpen energie te besparen, onder meer in de luchtvaart- en ruimtevaartsector evenals de windenergiesector.

Het gaat om het D-STANDART project, dat financiering vanuit de EU krijgt en onder leiding staat van het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum Koninklijke (NLR). Het doel van het project is de ontwikkeling van efficiënt methoden voor het optimaliseren van de levensduur van grootschalige composietstructuren.

Vraagstukken met betrekking tot schadetolerantie en levensduur

Geavanceerde composieten maken structuren mogelijk die zowel resistent als lichtgewicht zijn. Dit maakt hen energie-efficiënt, wat met het oog op de verduurzaming zeer relevant is. Het toenemende gebruik van dergelijke grote composietstructuren leidt echter ook tot vraagstukken met betrekking tot schadetolerantie en levensduur. Voor het beoordelen hiervan zijn onderzoekers tot nu toe aangewezen op niet-precieze en tijdrovende technieken.

Door hun omvang krijgt composietconstructies op grote schaal te maken met extreme belastingen en spanningen, meldt TU Delft, dat bij het project is betrokken. Met name indien zij geoptimaliseerd zij voor een minimaal gebruik van materiaal speelt dit een rol. Binnen het project D-STANDART werken de betrokken partijen aan een nauwkeurige en betrouwbare vermoeiingsbeoordeling. De partijen richten zich specifiek op het modelleren van grootschalige composietconstructies met willekeurige laminaatopbouw (‘lay-ups’). Dit onder realistische omstandigheden zoals belastingen en omgevingsinvloeden.

Gebrek aan inzicht leidt tot conservatieve ontwerpaanpak

Het gebrek aan inzicht in deze belastingen en spanningen zorgt dat partijen bij grootschalige composietstructuren nu nog een conservatieve ontwerpaanpak hanteren. Zo willen zij voorkomen dat eventuele onvoorziene impact tot catastrofale problemen kan leiden. Hoewel deze aanpak voor extra veiligheid zorgt, staat dit gewichtsoptimalisatie en optimaal materiaalgebruik in de weg. Het extra inzicht dat D-STANDART moet opleveren moet uitkomst bieden.

Bij het project zijn in totaal negen partners betrokken uit Duitsland, Frankrijk, het Verenigd Koninkrijk en Nederland. NLR neemt de coördinatie van het project op zich. Andere partners zijn Universiteit Twente, Universiteit Bristol, NCC Operations Ltd, iCOMAT Ltd, TU Delft, MSC Software (a Hexagon Company), L-up, en SE Blades Technology. De adviesraad van D-STANDART bestaat uit een zestal eindgebruikers: Rolls Royce, Fokker Aerostructures, Leonardo, Siemens Gamesa, Embraer en Coexpair. Zij ondersteunen het project door het valideren van eisen, begeleiden van de aanpak voor het project voor certificering en het toepassen van de resultaten in nauwe samenwerking met de European Materials Modelling Council (EMMC) en de European Materials Characterisation Council (EMCC).

Nieuwe testtechnieken en AI-aangedreven modellen

De onderzoekers van de Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek en Civiele Techniek en Geowetenschappen van de TU Delft richten zich specifiek op het verminderen van de tijd en moeite die nodig is voor het karakteriseren van het vermoeiingsgedrag van composietconstructies. Zij maken hierbij gebruik van nieuwe testtechnieken en koppelen deze aan AI-aangedreven modellen.

De onderzoekers willen onder meer tot nieuwe testmethoden komen die inzicht geven in het veranderen van de vezeloriëntaties in een composietlaminaat en de invloed hiervan op de vermoeiingslevensduur. Denk echter ook aan de invloed van temperatuur en vochtigheid. Ook willen de onderzoekers een AI-model ontwikkelen dat het vermoeiingsgedrag van een composietlaminaat voorspelt aan de hand van de structuur van het laminaat.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron foto: Free-Photos via Pixabay