Samenvatting Thema 3 ENG hoorcolleges Composieten

Thema 3 hoorcolleges Composieten
Hoorcollege gebruik van composieten in de luchtvaart 1
Wat zijn composieten?
Wat is composiet materiaal? Een combinatie van materialen die bij elkaar betere
eigenschappen vertonen dan de afzonderlijke delen.

Waarom composiet?
Het ideale vliegtuigmateriaal:
 Hoge sterkte
 Hoge stijfheid
 Laag gewicht
 Goede vermoeiingseigenschappen
 Lage thermische uitzettingscoefficienten
 Corrosiebestendig

Voordelen van composiet gebruik:
 Gewicht besparend
 Grote vrijheid in vorm, materiaal en proces
 Hoge mate van integratie van functies mogelijk
 Sterkte, stijfheid, thermische- en elektrische weerstand kunnen ontwerpen worden
 Lagere totale onderhoudskosten

Nadelen van composiet gebruik:
 Hoge materiaalkosten
 Rekenmethode soms specialistisch
 Gevoelig voor UV-licht
 Gedrag van details en verbindingen relatief onbekend
 Na bewerken nog niet ver ontwikkeld
 Stijfheid en faalgedrag kunnen ongunstig zijn
 Gevoelig voor temperatuur, brand en blikseminslag

Waar vinden we composieten: raketten, sport artikelen (hockeysticks, tennisrackets,
snowboards), satellieten, velgen, windmolens en veel vliegtuigen

Vliegtuigen worden steeds meer uit composiet gebruikt

Elementen van een composiet:
 Vezels: functies zijn opnemen van belastingen, sterkte en stijfheid
typische vezels:
glasvezel (gemiddeld goed, goedkoop
koolstofvezel (carbon en graphite, sterk en stijf)
aramide (kevlar, hoge treksterkte taai)

, keramische vezels:
boronvezels (hard en sterk)
siliciumcarbide (goede thermische eigenschappen)

 Matrix: kunststof tussen de vezels
Functie: verbinden van de vezels, beschermen van de vezels

Soorten zijn:
Thermoplasten  kan je smelten
Thermoharders  kan niet meer gesmolten worden
Keramisch

Hoe is een laminaat opgebouwd
 Bestaat uit verschillende lamellen
 Een lamel is een laagje geïmpregneerde vezels

Isotropie: een materiaal is isotroop als de eigenschappen niet van een richting afhangen
Aluminium is bijvoorbeeld isotroop, vezels van een composiet zijn dat niet  anisotroop

Anisotrope materialen:
 Eigenschappen in vezelrichting/oriëntatie = vezel dominant
 Eigenschappen loodrecht op de vezelrichting/ oriëntatie = matrix dominant

Isotrope materialen:
 180/n in die hoeken moeten de vezels staan aan de hand van het aantal richtingen
 N is het aantal richtingen dat de vezels opgaan

Hoorcollege gebruik van composieten 2
Opbouw composiet materialen
Vezelsoorten:
 Glasvezel: gemaakt van Siliciumdioxide (zand) met toevoeging, E glass is goedkoop,
heeft een lage stijfheid vergeleken met koolstof. S glass heeft een hoge stijfheid. Het
is wel duurder.
 Koolstofvezel: gemaakt van PAN (polyacrylnitriel)
 Aramide: sterker dan glasvezel, is een polymeer, neemt vocht op  en is vatbaar
voor UV  maakt het materiaal brosser

Vezels:
Hoe dunner de vezel, hoe sterker het geheel
 Beter veel dunnere vezels, dan weinig dikkere vezels
Gaat van een vezel, naar garen, naar een bundel  van een bundel kan je weer een weefsel
maken.

UD bundel: alleen in de richting van de vezels is het polair stijfheidsdiagram
Weefsel: in de richting van de vezels is het polair stijfheidsdiagram
Mat: helemaal rond polair stijfheidsdiagram