SAMENVATTING: MATERIALEN: EIGENSCHAPPEN,
SELECTIE enDUURZAAMHEID (HIR):
MODULE 2: Materiaalfamilies
2.1 : Ontwerp en materialen:
Hoe ontwerpen/bedenken we producten?
➔ Vertrekken vanaf een bepaalde functie en hoe we
deze kunnen materialiseren
➔ Verbinding maken tussen de kennis over de
eigenschappen van de materialen
2.2 Overzicht eigenschappen:
MECHANISCH
→ hoe reageert materiaal als we het gaan belasten?
→ stijf (slap) / sterk (zwak) / taai (bros) / zwaar (licht)
→ altijd nagaan welke mechanische eigenschappen wenselijk zijn voor het materiaal van het product
TERMISCH
→ gebruikstemperatuur / geleidbaarheid / warmtecapaciteit / diffusiviteit (=
overgangsverschijnsel) / thermischeexpansie
,ELEKTRISCHE, MAGNETISCHE EN OPTISCHE
→ belangrijk voor alles wat met energie te maken heeft
CHEMISCH (gaan we het niet over hebben)
→ vb: wat is goed bestand tegen zout water, wat verroest niet snel…
ECOLOGISCH
2.3 Overzicht materiaalfamilies:
MATERIAALFAMILIES
Materiaalfamilies = een geheel van materialen die dezelfde eigenschappen en atomische opbouw hebben
Types:
Metalen= + stijf + sterk + snel vormgeven (ductiel) + brede
waaier aan dichtheden – snel roestend (onderhevig aan
corrosie)
Polymeren= + vervormbaar (= lage stijfheid) + licht –
bruikbaar tot bepaalde temp (<200°) (= laag)
Elastomeren= + heel elastisch (zeer lage E moduli) + sterk
Keramische materialen= + sterk + stijf + hoge
temperaturen bestendig +corrosie bestendig – bros (=
breekt snel)
Glasachtigen= amorf (= geen geordende structuur in het materiaal
waardoor ze licht doorlaten) + transparant – bros
Hybriden= mengeling 5 basistypes
Vezel en deeltjes versterkende composieten (Polymeer Matrix (PMC), metaal matrix (MMC), keramiek
matrix (CMC))
, →Voorbeelden: sandwich structuren, schuimen, kabels, draden, laminaten, Natuurlijke materialen (hout,
bot, zijde, leder…)
→ materialen bibliotheek= verantwoordelijke materiaalkeuze
MATERIAALFICHE
Materiaalfiche= overzicht fysische, mechanische en functionele eigenschappen met vermelding van
de oorsprongvan deze materiaaleigenschappen
→ Doordachte materiaalselectie kunnen doorvoeren ~ ontwerp
2.4 Overzicht verwerkingstechnieken:
PROCESFAMILIES
, Primaire vormgeving – spuitgieten
Spuitgieten is een techniek waarbij gesmolten kunststof onder hoge druk in een mal wordt gespoten. Na het
afkoelen neemt het de vorm van de mal aan en wordt het product uitgeworpen. Het is ideaal voor het snel
produceren van grote hoeveelheden nauwkeurige onderdelen.
Primaire vormgeving – additieve manufacturing
Additive manufacturing, ook wel 3D-printen genoemd, is een productietechniek waarbij materiaal laag voor
laag wordt opgebouwd om een object te creëren. In tegenstelling tot traditionele methoden, waar materiaal
wordt weggenomen, voegt additive manufacturing materiaal toe. Dit maakt complexe vormen mogelijk en is
geschikt voor maatwerk en prototyping.
Processenbibliotheek
Materiaalkundige driehoek
Materiaaldriehoekkunde = structuur, proces en
eigenschappen hangen alle drie nauw samen
→ als we in een van de hoeken een aanpassing doen zal
dit gevolgen hebben bij de andere twee
→ vb: verwarmen van staal leidt tot een andere
structuur die andere eigenschappen met zich meebrengt
+ proces bibliotheek = koppelen van een proces aan een
materiaal
SELECTIE enDUURZAAMHEID (HIR):
MODULE 2: Materiaalfamilies
2.1 : Ontwerp en materialen:
Hoe ontwerpen/bedenken we producten?
➔ Vertrekken vanaf een bepaalde functie en hoe we
deze kunnen materialiseren
➔ Verbinding maken tussen de kennis over de
eigenschappen van de materialen
2.2 Overzicht eigenschappen:
MECHANISCH
→ hoe reageert materiaal als we het gaan belasten?
→ stijf (slap) / sterk (zwak) / taai (bros) / zwaar (licht)
→ altijd nagaan welke mechanische eigenschappen wenselijk zijn voor het materiaal van het product
TERMISCH
→ gebruikstemperatuur / geleidbaarheid / warmtecapaciteit / diffusiviteit (=
overgangsverschijnsel) / thermischeexpansie
,ELEKTRISCHE, MAGNETISCHE EN OPTISCHE
→ belangrijk voor alles wat met energie te maken heeft
CHEMISCH (gaan we het niet over hebben)
→ vb: wat is goed bestand tegen zout water, wat verroest niet snel…
ECOLOGISCH
2.3 Overzicht materiaalfamilies:
MATERIAALFAMILIES
Materiaalfamilies = een geheel van materialen die dezelfde eigenschappen en atomische opbouw hebben
Types:
Metalen= + stijf + sterk + snel vormgeven (ductiel) + brede
waaier aan dichtheden – snel roestend (onderhevig aan
corrosie)
Polymeren= + vervormbaar (= lage stijfheid) + licht –
bruikbaar tot bepaalde temp (<200°) (= laag)
Elastomeren= + heel elastisch (zeer lage E moduli) + sterk
Keramische materialen= + sterk + stijf + hoge
temperaturen bestendig +corrosie bestendig – bros (=
breekt snel)
Glasachtigen= amorf (= geen geordende structuur in het materiaal
waardoor ze licht doorlaten) + transparant – bros
Hybriden= mengeling 5 basistypes
Vezel en deeltjes versterkende composieten (Polymeer Matrix (PMC), metaal matrix (MMC), keramiek
matrix (CMC))
, →Voorbeelden: sandwich structuren, schuimen, kabels, draden, laminaten, Natuurlijke materialen (hout,
bot, zijde, leder…)
→ materialen bibliotheek= verantwoordelijke materiaalkeuze
MATERIAALFICHE
Materiaalfiche= overzicht fysische, mechanische en functionele eigenschappen met vermelding van
de oorsprongvan deze materiaaleigenschappen
→ Doordachte materiaalselectie kunnen doorvoeren ~ ontwerp
2.4 Overzicht verwerkingstechnieken:
PROCESFAMILIES
, Primaire vormgeving – spuitgieten
Spuitgieten is een techniek waarbij gesmolten kunststof onder hoge druk in een mal wordt gespoten. Na het
afkoelen neemt het de vorm van de mal aan en wordt het product uitgeworpen. Het is ideaal voor het snel
produceren van grote hoeveelheden nauwkeurige onderdelen.
Primaire vormgeving – additieve manufacturing
Additive manufacturing, ook wel 3D-printen genoemd, is een productietechniek waarbij materiaal laag voor
laag wordt opgebouwd om een object te creëren. In tegenstelling tot traditionele methoden, waar materiaal
wordt weggenomen, voegt additive manufacturing materiaal toe. Dit maakt complexe vormen mogelijk en is
geschikt voor maatwerk en prototyping.
Processenbibliotheek
Materiaalkundige driehoek
Materiaaldriehoekkunde = structuur, proces en
eigenschappen hangen alle drie nauw samen
→ als we in een van de hoeken een aanpassing doen zal
dit gevolgen hebben bij de andere twee
→ vb: verwarmen van staal leidt tot een andere
structuur die andere eigenschappen met zich meebrengt
+ proces bibliotheek = koppelen van een proces aan een
materiaal
