Draagconstructies werden voorheen vaak gemaakt uit metaal, hout en beton met als gevolg dat de keuze van een constructiemateriaal vaak op de automatische piloot gebeurt. Het nadeel hiervan is dat dan een veelbelovend materiaal over het hoofd wordt gezien: kunststof composieten. Bij het opstellen van het programma van eisen is het daarom beter de materiaalkeuze niet direct vast te leggen, maar eerst op grond van de geformuleerde eisen enige conceptontwerpen te maken.

Mechanische verschillen

In het algemeen kan worden gesteld dat de vezelsoort en versterkingsvorm de mechanische eigenschappen van het product bepalen, ofwel de stijfheid en sterkte sterk worden hierin vastgelegd. Ook de uitzettingscoëfficiënt en de thermische en elektrische geleiding is sterk vezelgedomineerd. Bij composietmaterialen kan worden volstaan met de helft van het aantal vezels in langsrichting ten opzichte van de omtreksrichting, waardoor een aanzienlijke gewichtswinst wordt bereikt. Dit principe heet ‘elastic tailoring’: het spelen met de vezeloriëntatie, waardoor de mechanische eigenschappen in verschillende richtingen worden beïnvloed. Het verschijnsel dat de mechanische eigenschappen in verschillende richtingen ongelijk zijn, heet an-isotropie. Indien men tijdens de productie zelf de vezeloriëntatie samenstelt (zoals bij wikkelen, handlamineren, etc.), bepaalt men dus zelf in hoge mate de stijfheid en sterkte van het product.

Ontwerp- en berekeningsmethodieken

Om een goede schatting te kunnen maken van de te verwachten eigenschappen (zoals treksterkte en Emodulus) zijn er verschillende rekentechnieken. Hiervoor bestaat inmiddels gebruiksvriendelijke software zoals Kolibri, CoDa, Esacomp en DAC, ontlasten van het pure rekenwerk. Er blijft dan belangrijke tijd over voor het ‘uitproberen’ van verschillende materialen, stapelingen en vezeloriëntaties. Onderwerpen waar constructeurs aan moeten denken bij het rekenen aan composieten zijn: stabiliteit, vermoeiing, belasting loodrecht op het laminaat, krachtsinleiding, veiligheidsfactoren.

Tips

• aard van de belasting
• vervormingen
• trillingen
• omgevingsinvloeden
• brand
• impact
• vandalisme
• chemicaliën
• geometrie
• produceerbaarheid
• toleranties.

Maak vervolgens een aantal conceptontwerpen met diverse composietmaterialen. Treed met het ontwerp tijdig in contact met een kundige fabrikant van composietproducten. Zijn ervaring met materiaalkeuze en productie voorkomt mogelijke knelpunten in het ontwerp. Toets het uiteindelijke ontwerp aan het programma van eisen en maak een definitieve keuze voor het