Inleiding in ontwerpen
De verscheidenheid aan composiet materialen
De constructeur van een composieten product stelt niet alleen de geometrie, delingen en materiaaldikte vast, maar stelt ook het basismateriaal samen vanaf de ontwerptafel. Met name vezelkeuze, harskeuze en vezeloriëntatie worden in een vroeg stadium van het ontwerp vastgelegd of voorlopig vastgelegd. Dit houdt in dat de constructeur een redelijke basiskennis van de materialen en halffabrikaten moet hebben. De diversiteit is echter zo groot dat een volledig overzicht ontbreekt en ook niet zinvol is. Maar ook een redelijk compleet overzicht van veelgebruikte materialen binnen een bepaald marktsegment of productsegment is vaak niet voorhanden. Voor composieten in constructieve toepassingen beweegt de materiaalkeuze zich hoofdzakelijk rond glas-, aramide- en koolstofvezels, in combinatie met polyesterharsen, epoxies of vinylesterharsen. Tezamen met het aantal mogelijke vezeloriëntaties en productiemethoden ontstaat er een grote keuze aan laminaten. In het geval dat de constructeur het maximale uit de constructie wil halen, levert de materiaalkeuze alleen al het nodige rekenwerk op. Dit rekenwerk wordt hem gelukkig ontnomen door software, waardoor hij zich kan concentreren op hoofdzaken. Eerder is een zeer beknopte lijst opgenomen van eigenschappen van ‘materialenfamilies’ om een beeld te geven van de haalbare eigenschappen, maar ook van de sturing die de constructeur hieraan geeft. Dit ‘spelen’ met de materiaaleigenschappen vindt al plaats in het begin van het ontwerpproces: met deze eigenschappen kunnen globaal de benodigde materiaaldiktes van de verschillende onderdelen (laminaten) worden geschat in een stadium waarin ook nog vrij gespeeld wordt
De verscheidenheid aan vervaardigingsmethoden
Productontwerp en vervaardigingsmethoden is bij composieten producten niet te scheiden. Ook bij metalen producten heeft de constructeur in de meeste gevallen al een vervaardigingsmethode in gedachten. Voornamelijk bij gietdelen is bekend dat de mogelijkheden en beperkingen van het proces grote invloed hebben op het ontwerp. Denk daarbij maar aan lossendheid, minimale wanddikte, enz. Toch komt het bij plaatwerk en freesdelen voor dat de constructeur weinig communiceert met de werkvoorbereider. Dit komt misschien omdat elke constructeur wel een basiskennis van deze technieken heeft. Bovendien kunnen problemen vaak met een aantal wijzigingen worden verholpen. composieten producten zijn wat dat betreft minder vergeeflijk. Een product dat is ontworpen om te wikkelen, moet helemaal terug in het ontwerpproces als blijkt dat voor een andere techniek moet worden gekozen: materiaalopbouw wordt anders, de mallen worden helemaal anders, en de vorm daardoor wellicht ook. Dit houdt in dat de constructeur de methode kiest (of een aantal alternatieven) tijdens het begin van het ontwerpproces. Wederom moet een basiskennis aanwezig zijn van alle veelvoorkomende processen en hun varianten. De constructeur die composieten constructies wil gaan toepassen heeft aan dit overzicht van technieken een goed hulpmiddel.
In metaal, hout en beton zijn reeds zoveel draagconstructies gerealiseerd, dat voor een grote groep producten bekend is welk constructiemateriaal het meest geschikt is. Voor composieten zijn we dit nog aan het uitvinden. Dit betekent dat in het programma van eisen (PVE) de materiaalkeuze nog niet vastgelegd mag zijn. Dit vraagt veelal ook terugkoppeling met de opdrachtgever. Na het opstellen van het PVE wordt een aantal conceptontwerpen (composieten en andere materialen) gemaakt. De waarde van het gebruik van composieten voor dit product blijkt pas na toetsing van het ontwerp aan het PVE. Naarmate de waarde van composieten voor een grotere groep van producten bekend wordt, zal het ontwerpproces gemakkelijker verlopen.
over VKCN