Page 1

Nummer 4 2018

Glaskeramiek voor extreme omstandigheden Renovatie stalen brugdekken met een VVK sandwichconstructie Self-Healing Al2O3 ceramics Acoustic metamaterials: Metamaterials for wave control and manipulation by exploring nonlinearity

EEN

UITGAVE

VAN

SJP

UITGEVERS


INHOUD Innovatieve Materialen is een vaktijdschrift over ontwikkelingen op het gebied schrift gericht op de civieltechnische sector en bouw. Het bericht over ontwikvan duurzame, innovatieve materialen kelingen op het gebied van duurzame, inen/of de toepassing daarvan in bijzondenovatieve materialen en/of de toepassing re constructies. daarvan in bijzondere constructies. Innovatieve Materialen werkt nauw samen met Stichting MaterialDesign Innovatieve Materialen is een uitgave van Civiele Techniek, onafhankelijk vaktijdschrift voorUitgeverij civieltechnisch ingenieurs werkzaam in SJP de grond-, weg- en waterUitgevers bouw en verkeerstechniek. Postbus 861 De redactie staat open voor bijdragen 4200 Gorinchem van vakgenoten.AW U kunt daartoe contact tel. (0183) 08 opnemen met 66 de 08 redactie. e-mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl

Hoofdredactie: Uitgeverij Gerard van Nifterik SJP Uitgevers Postbus 861

Advertenties 4200 AW Gorinchem

Drs. Schoonebeek tel.Petra (0183) 66 08 08 e-mail:info@innovatievematerialen.nl ps@innovatievematerialen.nl e-mail: www.innovatievematerialen.nl Een digitaal abonnement in 2018 (6 uitgaven)Redactie: kost € 39,50 (excl. BTW) KIVI-leden en studenten: € 25,(excl. BTW) vof Bureau Schoonebeek Hoofdredactie: Gerard van Nifterik Zie ook: www.innovatievematerialen.nl

Advertenties

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvuldigd en of openbaar worden Drs. Petra Schoonebeek door middel van herdruk, fotokopie, microfilm of op welke wijze dan ook, e-mail: ps@innovatievematerialen.nl zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Een digitaal abonnement in 2016 (6 uitgaven) kost € 25,00 (excl. BTW)

Innovatieve Materialen platform:

Zie ook: www.innovatievematerialen.nl Dr. ir. Fred Veer, prof. Ir. Rob Nijsse (Glass & Transparency Research Group, Niets uit deze uitgave worden TU Delft), dr. Bert vanmag Haastrecht verveelvuldigd en ofPoelman, openbaardr.worden (M2I), prof. Wim Ton door middel(MaterialDesign), van herdruk, fotokopie, miHurkmans prof.dr.ir. crofilm of op welke wijze dan ook, zonder Jos Brouwers, (Faculteit Bouwkunde, voorafgaande toestemming Leerstoel schriftelijke Bouwmaterialen, TU vanprof.dr.ir. de uitgever. Eindhoven), Jilt Sietsma, (4TU.HTM/ Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen, 3mE)

1 Berichten 1 3D-geprinte keramische gevel 2 Freement: circulair beton 3 Opblaasstaal 4 ‘Glas verwerken als een polymeer’ 8 The Longhouse 10 Eindhoven krijgt eerste 3D-geprinte woning van beton 12 ’s Werelds eerste circulaire auto is van suiker 14 Wienerberger Brick Award 2018 18 Perfect shade

22 Glaskeramiek voor extreme omstandigheden

NEXTREMA glaskeramiek is een nieuwe, veelzijdige materialenfamilie van SCHOTT. Het is geschikt voor extreme omstandigheden en innovatieve ontwerpen met een zeer kleine thermische uitzettingscoëfficiënt en hoge temperatuurbestendigheid. Het bedrijf ontwikkelde zes verschillende versies van dit glaskeramiek, die met name verschillen in kleur en technische eigenschappen.

26 Renovatie stalen brugdekken met een VVK sandwichconstructie

Sinds 1997 is veel aandacht ontstaan voor de vermoeiingsproblematiek van orthotrope stalen brugdekken. Dit naar aanleiding van een inspectie van de tweede van Brienenoordbrug, waarbij verschillende vermoeiingsscheuren werden ontdekt in dekplaat en trogvormige dekplaatverstijvingen. Uit onderzoek van Robin Rook en Robbin Lassche, studenten Civiele Techniek, Hogeschool Windesheim (HW), Lectoraat Kunststoftechnologie (LKT), blijkt nu dat renovatie van stalen brugdekken met een vezelversterkte (VVK) sandwichconstructie een interessant alternatief kan zijn, vooral voor beweegbare bruggen.

30 Self-Healing Al2O3 ceramics: Selection and testing of novel healing particles

De Delftse wetenschapster Linda Boatemaa deed onderzoek naar het self-healing herstelproces van keramische materialen. In het bijzonder keek ze naar het gedrag van drie, op basis van nieuwe inzichten ontworpen, self-healing aluminiumoxidecomposieten. Ze keek naar het herstelgedrag onder milde laboratoriumcondities en onder condities zoals die voorkomen in gasturbines. Haar werk resulteerde in de dissertatie ‘Self-Healing Al2O3 ceramics: Selection and testing of novel healing particles’. In mei van dit jaar promoveerde ze op haar onderzoek aan de TU Delft.

34 Nieuwe akoestische metamaterialen voor golfmanipulatie door onderzoek naar niet-lineairiteit

De ontwikkeling van metamaterialen maakt het mogelijk om materialen te ontwerpen met buitengewone eigenschappen die de gebruikelijke limieten overstijgen. In het lineaire dynamische regime hebben metamaterialen al een breed scala aan nieuwe functionaliteiten mogelijk gemaakt, zoals akoestische camouflage, superlenzen en signaalfiltering. Het onderzoeken van niet-lineariteiten heeft de potentie een groot aantal nieuwe mogelijkheden voor metamaterialen op te leveren. Binnen het 4TU.High-Tech Materials-onderzoeksprogramma ‘New Horizons in Designer Materials’ worden metamaterialen ontwikkeld met niet-lineaire resonante inclusies. De resultaten van dit onderzoek laten nieuwe dynamische eigenschappen zien die af te stellen zijn, die nieuwe mechanismen van geluids- en vibratiedemping mogelijk maken en die een ‘mechanische diode’ kunnen realiseren. Daarnaast worden efficiënte rekenmodellen ontwikkeld voor een optimale analyse van de ontwerpen van de nieuwe metastructuren.

Omslag: Terra Cotta Studio door Tropical Space; Wienerberger Brick Award, pagina 15


BERICHTEN

Foto: Mashrabiya- mockup. De façade werd samengesteld uit 140 individuele 3D-geprinte, poreuze keramische eenheden (International Masonry Institute)

3D-geprinte keramische gevel koelt gebouwen Eerder dit jaar won een team van de Iowa State University (afdeling Architecture) een prijs van de Joan B. Calambokidis Innovation in Masonry Competition voor een keramisch gevelsysteem om gebouwen te koelen. De zogenaamde JBC Competition heeft tot doel architecten, constructeurs, studenten en bedrijven te stimuleren om innovatieve mogelijkheden van metselwerkconstructies te bedenken. Ook gebruik van BIM, computationeel ontwerp en nieuwe bouw- en productietechnieken worden aangemoedigd. In ieder geval moeten alle ontwerpen ook één of meer van de volgende materialen bevatten: baksteen, beton, tegelwerk, marmer, terrazzo, steen en pleister. De ontwerpen moeten zowel slaan op het esthetische als het structurele karakter van het metselwerk. Het ingediende project kan een gebouw zijn, maar ook een bouwelement zoals een wand-, vloer- of dakconstructie; of een andere conceptconstructie. Kortom, de wedstrijd is bedoeld om de creatieve vrijheid te prikkelen om ontwerpers zon-

der beperkingen te laten innoveren. Het team - bestaande uit Shelby Doyle, universitair docent en Daniel J. Huberty Faculty Fellow in Architecture; Leslie Forehand, Nicholas Senske, en Erin Hunt, wonnen de prijs in de categorie jonge architecten en ingenieurs. Hun project 'Mashrabiya 2.0' is een 3D-geprinte keramische gevel die kan worden geïntegreerd in het klimaatsysteem van een gebouw. De gevel biedt de nodige privacy maar kan ook de lichtinval, luchtstroming en verdampingskoeling regelen.

gemaakt op een zogenaamde Potterbot, een speciaal voor keramiek ontwikkelde 3D-printer. De poreuze schijfjes hebben een gat in het midden waarmee ze op pijpen met gaatjes kunnen worden geschoven. Die pijpen zijn op hun beurt weer verbonden met het watersysteem van een gebouw. Het idee is dat water in de leidingen via de gaatjes de keramische schijven verzadigt. De lucht die door de façade blaast zorgt vervolgens voor verdamping, waardoor het gebouw wordt geventileerd en gekoeld.

Mashrabiyas

Meer op Iowa State University

Het team kwam volgens eigen zeggen op het idee door de Arabische Mashrabiyas, traditionele erkerramen van hout die in de Arabische architectuur veel worden toegepast. De teamleden vervingen het traditionele hout door 3D-geprint keramiek. Het team ontwikkelde een mockup van 140 individuele 3D-geprinte sierschijven

Video

1 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

Freement: circulair beton

Tijdens de Provada in de RAI in Amsterdam op 5 juni lanceerden Rutte Groep en New Horizon Urban Mining de Smart Liberator, een innovatieve procesinstallatie die beton 100 procent recycleert. Het idee is dat er nog steeds 50 procent nuttig reactief cement in betonpuin aanwezig is. Met behulp van zogenaamde SmartCrushers wordt dit bruikbare cement uit betonafval vrijgemaakt voor hergebruik. In de Smart Liberator wordt het lichtere, gebruikte (gehydrateerde) cement afgebroken en afgescheiden. Het ongehydrateerde cement wordt ‘bevrijd’ van het puin waarna grind, zand en actief cement van elkaar worden gescheiden met een geavanceerde zeef. Alle materialen worden hergebruikt, bijvoorbeeld voor de productie van nieuw cement of het wordt opnieuw verwerkt alsbindmiddel.

Freement

Op basis van dit proces ontwikkelden de betrokken partijen Freement: een circulair beton. Tijdens de Provada werd de eerste zak van het circulaire cement uitgereikt aan de Nederlandse astronaut André Kuipers. De achterliggende gedachte van het

2 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

circulaire beton is dat de productie van beton verantwoordelijk is voor een enorme CO2-uitstoot. Vooral de productie van cement brengt naar verluidt veel milieuschade met zich mee. Wereldwijd is de uitstoot van cementproductie vergelijkbaar met de uitstoot van alle logistieke processen op aarde en daar is volgens de initiatiefnemers met circulair beton iets aan te doen. Volgens de website van

Freement kan SmartCrushing ervoor zorgen dat er wereldwijd 1 miljard ton CO2 per jaar minder wordt uitgestoten. De Smart Liberator-installatie is inmiddels uitgebreid getest en zal worden gebruikt voor al het beton dat vrijkomt op New Horizon-projecten tijdens de sloop van gebouwen. www.freement.nl


BERICHTEN

Opblaasstaal

In augustus besteedde Material District aandacht aan een opvallende constructie in Polen: het zogenaamde NAWA-paviljoen, ontworpen door de Poolse designer Oskar Zięta. Het gaat om een ultralichte constructie gemaakt met FiDU, een technologie die is uitgevonden door Zięta zelf en waarmee stalen elementen worden opgeblazen met perslucht. Met de FiDU-technologie kunnen de 2D-vormen van aan elkaar gelaste staalelementen worden vervormd tot 3D-profielen door ze met perslucht op te blazen. De metaalvormen worden stabiel, terwijl ze relatief licht blijven. Het NAWA gebouw heeft afmetingen van 7,5 m x 10 m x 11 m. Het is een ultralichte, duurzame constructie die bestaat uit 35 bogen van FiDU-staal. Samen vormen ze een open portaal dat van alle kanten goed toegankelijk is. Het paviljoen werd in 2017 gebouwd op het eiland Daliowa in de stad Wrocław, Polen. Het werd in datzelfde jaar door het tijdschrift Architektura-Murator uitgeroepen tot het meest innovatieve Poolse architectuur-project van 2017. Urbanext>

Video

3 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

‘Glas verwerken als een polymeer’ Zuiver kwartsglas is uiterst transparant en bestand tegen thermische, fysische en chemische invloeden. Die eigenschappen zijn essentieel voor toepassing als in optica, datatechnologie of medische technologie. Maar zuiver kwartsglas is lastig te bewerken, simpelweg omdat er (nog) geen efficiënte, hoogwaardige bewerkingsprocessen zijn. Wetenschappers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) zeggen nu een technologie te hebben ontwikkeld om kwartsglas als een polymeer te kunnen vervormen. De resultaten va het onderzoek werden eerder dit jaar gerapporteerd in het tijdschrift Advanced Materials. Een team onder leiding van dr. Bastian E. Rapp, hoofd van de interdisciplinaire onderzoeksgroep NeptunLab van het Institute of Microstructure Technology (IMT) van het KIT, ontwikkelde volgens eigen zeggen een nieuwe proces voor industriële glasverwerking. In plaats van glas te vormen door het te verwarmen tot 800 °C of te structureren door laserbewerking of etsen, gingen ze uit van glasnanopoeder. De onderzoekers mengden glasdeeltjes van 40 nanometer met een vloeibaar polymeer, vormen het mengsel als een soort cake en lieten het verharden onder invloed van warmte of licht. Het resultaat is een vaste stof die bestaat uit glasdeeltjes in een polymere

4 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

matrix en wel in een verhouding van 60 tot 40 volumeprocent. De polymeren fungeren daarbij als bindmiddel dat de glasdeeltjes op de juiste plaatsen vasthoudt en de vorm behoudt. Dit materiaal - ‘Glassomer’ - kan worden gefreesd, gedraaid, met een laser bewerkt of bewerkt in CNC-machines, vergelijkbaar met een conventioneel polymeer. Voor het fabriceren van high-performance lenzen zoals die onder meer in

smartphones worden gebruikt, maakten de wetenschappers een Glassomer-staaf, waaruit dan de lenzen worden gesneden. Voor zeer zuiver kwartsglas moeten de polymeren in de composiet worden verwijderd. Daartoe worden de lenzen verhit in een oven bij 500 tot 600 °C en waarbij het polymeer volledig als CO2 wordt uitgebrand. Om de poriën die daarbij ontstaan te dichten, worden de lenzen vervolgens bij 1300 °C gesinterd. Tijdens dit proces worden de glasdeeltjes verdicht tot porievrij glas. Volgens Rapp maakt de vormtechnologie het mogelijk om zeer zuivere glasmaterialen te produceren voor alle toepassingen, waarvoor tot nu toe alleen polymeren geschikt zijn geweest. Dat biedt volgens hem nieuwe kansen voor de glasverwerkende industrie, maar ook voor de optische industrie, micro-elektronica, biotechnologie en medische technologie. Het proces zou geschikt zijn voor massaproductie. Originele publicatie: Glassomer - Processing Fused Silica Glass Like a Polymer F. Kotz, N. Schneider, A. Striegel, A. Wolfschläger, N. Keller, M. Worgull, W. Bauer, D. Schild, M. Milich, C. Greiner, D. Helmer, B. E. Rapp

www.kit.org>


BERICHTEN

ARCHITECT @WORK THE NETHERLANDS

TOTAALEVENEMENT MET FOCUS OP PRODUCTINNOVATIES VOOR ARCHITECTEN, INTERIEURARCHITECTEN EN VOORSCHRIJVERS

ARCHITECT MEETS INNOVATIONS Rotterdam Ahoy 12-13 september 2018 7° editie - 13:00-20:00

THEMA: ARCHITECTUUR & LICHT < EXHIBIT Lovely Light by MaterialDistrict < PROJECT WALL by world-architects.com < IMAGES by DAPh < The ART of Upcycling by OCEAN SOLE < SEMINARS - DONDERDAG 13 SEPTEMBER - 13:30 Landscape of the future / Artist and Innovator Daan Roosegaarde

treer s i g Re t code me 885 19

ORGANISATIE Beurzen Adviesbureau T 030 298 22 93 netherlands@architectatwork.com @ATW_INTL #ATWNL @architect_at_work WWW.ARCHITECTATWORK.NL

CANADA

TURKEY

NORWAY

SWEDEN

DENMARK

SPAIN

ITALY

SWITZERLAND

AUSTRIA

GERMANY

UNITED KINGDOM

FRANCE

LUXEMBOURG

THE NETHERLANDS

BELGIUM

IIIIIIIIIIIIIII 5 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

BetonKanoRace 2018 In het weekend van 25 tot 27 mei vond de traditionele BetonKanoRace plaats op het E3-strand in Eersel, bij Eindhoven. De BetonKanoRace is een jaarlijks terugkomende competitie tussen teams van verschillende hogescholen en universiteiten uit diverse Europese landen. Het doel is om een betonnen kano te ontwerpen en te bouwen en op verschillende categorieën te concurreren. De lichtste kano was slechts 7,4 kg en werd gemaakt door de TU Dresden. Een dag later bleek echter dat deze kano niet in staat was om de minimaal vereiste afstand van 100 meter af te leggen, en daarom werd de prijs voor de lichtste

kano gewonnen door 'Rosa Schweinchen auf Grüner Wiese', ook gemaakt door de TU Dresden, met een gewicht van 23,6 kg. De zwaarste kano was de 3D-geprinte kano gemaakt door de Universiteit Utrecht met een gewicht van meer dan 400 kg. Naast deze ‘kwantitatieve’ beoordelingen, was er ook een prijs voor de meest innovatieve kano, de BouwQ 360 Quality Award en voor de meest ongelukkige kano. De meest innovatieve kano was een drijvende funderingsbalk gemaakt door B-Invented. De juryleden waardeerden

het feit dat het team was afgeweken van de standaardvorm van een kano en een structureel element als een funderingsbalk gebruikte. De BouwQ 360 Quality Award werd gewonnen door de HTWK Leipzig met hun kano 'Blackbeerd'. De juryleden waardeerden het gebruik van glasvezel in de wanden van de kano en koolstof in de bodem. Ten slotte won het team van de Hochschule in Enschede de prijs voor de ongelukkigste kano, omdat hun eerste kano op transport brak. Meer op betonkanorace.eu>

Video: BetonKanoRace 2018

Printen van de kano van de Universiteit Utrecht op 3D-printingpionier Vertico (Amersfoort)

6 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

Video: The making of een 3D-geprinte betonnen kano bij Vertico


BERICHTEN

Tweede leven voor hardhouten damwand Aan het Weeshuisland in Koog aan de Zaan is in opdracht van de gemeente Zaanstad voor een nieuwe damwandconstructie over een lengte van 30 meter een eerste pilotproject uitgevoerd, waarbij oude damwanddelen worden hergebruikt volgens een nieuw procedĂŠ. Daarbij worden oude azobĂŠ damwandstukken onder de waterlijn door middel van een vingerlasverbinding verlengd met naaldhout tot de benodigde lengte van de nieuwe damwandplank. Uit onderzoek is gebleken dat de duurzaamheid van het op deze wijze hergebruikte en toegepaste hardhout niet anders is dan dat van nieuw hardhout. Met deze ontwikkeling wordt volgens de betrokken partijen het hout zowel circulair als Cradle to Cadle toegepast met een levensduur van minimaal 25 jaar. Het nieuwe proces wordt toegepast door Van Swaay Duurzaam Hout uit Harlingen, die de combinatie van hardhout en naaldhout verwerkt in de zogenoemde H2H-producten. Het pilotproject is uitgevoerd door Benecke Aannemingsmaatschappij uit Zaandam. http://www.vanswaay.nl/

Biobased brug Schiphol Logistics Park heeft maandag 18 juni de biobased brug op het logistieke bedrijvenpark in Rozenburg (NH) officieel in gebruik genomen. De brug is ontwikkeld door Schiphol Logistics Park, FiberCore Europe en TU Delft. De samenstelling van de materialen maakt de brug volgens hen innovatief en bijzonder. Architect Rafail Gkaidatzis heeft in het kader van zijn afstudeeronderzoek binnen de Bridge Design Group van de TU Delft onderzoek gedaan naar een voetgangersbrug van zoveel mogelijk biobased materialen. Het resultaat is een zogenaamde bio-basalt-balsa (B3) brug van 15 meter lang en twee meter breed. Het brugdek is zoveel mogelijk biobased geproduceerd. Basaltvezels en biobased polyesterhars zijn de voornaamste grondstoffen van het brugdek. Voordelen van vezelversterkte kunststof ten opzichte van traditionele bouwmaterialen zijn de hoge sterkte, de geringe energiebehoefte tijdens de bouw, de lage onderhoudsbehoefte en de lange levensduur. Meer op de website van Innovatieve Materialen>

7 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

The Longhouse Onlangs heeft MIT Mass Timber Design, (Massachusetts Institute of Technology), de ontwerp- en engineeringsmogelijkheden onderzocht van multiplex balken als constructiemateriaal voor grote houten gebouwen. Dat leidde tot het ontwerp van een prototype: The Longhouse.

8 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

Het idee is dat gebouwen van conventionele materialen als cement en beton een van de grootste verbruikers zijn van zowel grondstoffen als energie. Bovendien dragen ze fors bij aan de productie van broeikasgassen en afvalstoffen. Hout, inclusief een op hout gebaseerd bouw-

ontwerp en bouwtechnologie, zou een interessant, milieuvriendelijk alternatief kunnen zijn.

Broeikasgassen

Terwijl bij de productie van beton en het bakken van steen grote hoeveelhe-


BERICHTEN den broeikasgassen vrijkomen, heeft de constructie met massief hout juist het tegenovergestelde effect. Waar beton bijdraagt aan de wereldwijde belasting van broeikasgassen, vermindert hout het zelfs om de simpele reden dat bomen CO2 opnemen. Met het Longhouse-project wil MIT laten zien dat zelfs grote gebouwen met (voornamelijk) hout kunnen worden gebouwd. Het ontwerp wordt in oktober gepresenteerd tijdens de Maine Mass Timber Conference, een bijeenkomst die gewijd is aan de kansen voor multiplex­ materiaal.

Multifunctioneel

Een longhouse (langhuis) is een stokoud multifunctioneel gebouwtype dat al in een ver verleden overal ter wereld voorkwam. De moderne MIT-versie is ontworpen om een hele reeks functies te vervullen, variĂŤrend van leslokaal en fitnessruimte tot allerhande sociale bijeenkomsten, tentoonstellingen, dinerbijeenkomsten en lezingen.

LVL

De structuur is opgebouwd uit massieve balken gemaakt van gelamineerd fineerhout (Laminated Veneer Lumber, LVL). Dat wordt verwerkt tot panelen van 15 m lang, 3 m breed en meer dan 15 cm dik. Deze worden op maat gesneden en gebruikt om een reeks grote bogen te maken, 12 m hoog en meer dan 15 m breed. Een reeks van zulke bogen wordt achter elkaar gemonteerd, en wel zo dat er een grote besloten ruimte ontstaat zonder interne structurele ondersteuning. De bogen worden in de fabriek geprefabriceerd en vervolgens ter plaatse geassembleerd.

Video MIT

Het MIT Longhouse is ontwikkeld door een multidisciplinair team in Mass Timber Design, een ontwerpworkshop in MIT Architecture die de toekomst van duurzame gebouwen op het kruispunt van architectuur en technologie onderzoekt. Projectcredits zijn onder meer: (Research Scientist) John Klein, (Design-Engineering Team) John Fechtel,

Paul Short, Demi Fang, Andrew Brose, Hyerin Lee, Alexandre Beaudouin-Mackay. MIT Mass Timber Design werd genereus ondersteund door MIT's Department of Architecture, BuroHappold Engineering en Nova Concepts. MIT News>

9 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

Eindhoven krijgt eerste 3D-geprinte woning van beton Impressie van de vijf woningen die gerealiseerd gaan worden (Illustratie: Houben/Van Mierlo architecten)

Komend jaar verschijnt in de Eindhovense wijk Meerhoven ’s werelds eerste echt bewoonde woning van 3D-geprint beton. Het is de eerste van vijf woningen. Beton printen in 3D is een innovatie die de potentie heeft om (woning)bouw ingrijpend te veranderen op het gebied van snelheid, betaalbaarheid, duurzaamheid, en vorm- en keuzevrijheid. De TU Eindhoven is met haar betonprinter één van de wereldkoplopers op dit gebied. De vijf Eindhovense woningen moeten voldoen aan de geldende bouwvoor-

schriften en aan de eisen die bewoners van tegenwoordig stellen aan zaken als indeling, comfort, betaalbaarheid en kwaliteit. Medio 2019 zal de eerste betaalbare 3D-geprinte huurwoning bewoonbaar zijn en dat zou een wereldprimeur betekenen. Het project wordt gerealiseerd door een samenwerkingsverband van de gemeente Eindhoven, TU Eindhoven en de bedrijven Van Wijnen, Vesteda, Saint-Gobain Weber Beamix en Witteveen+Bos.

Realtime innovatie

De vrijstaande woningen van Project Milestone worden na elkaar gebouwd. Het idee daarachter is dat elke nieuwe woning kan profiteren van voortschrijdende inzichten en kennis en direct aangepast kan worden aan de wensen van de bewoners. De eerste woning zal een gelijkvloerse woning worden die off-site wordt geprint. De bedoeling is om de vijfde woning, bestaande uit drie lagen, helemaal op locatie te printen, zodat de geprinte elementen al direct op hun eindbestemming zijn. De samenwerkende partners zeggen overigens het project nadrukkelijk niet als een experiment te zien. Zij zien de ontwikkeling als een baanbrekende innovatie die voor opschudding kan zorgen in de (woning)bouwsector.

Vormvrijheid

Het ontwerp van Houben/Van Mierlo architecten is geïnspireerd op zwerfkeien in een groen landschap. Met de 3D-printer kunnen vrij eenvoudig vormen worden gemaakt die met de traditionele betonbouwwijze erg arbeidsintensief zouden zijn. www.3dprintedhouse.nl

10 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN Hét expertisecentrum voor materiaalkarakterisering. Integer, onafhankelijk, objectief onderzoek en advies. ISO 17025 geaccrediteerd. Wij helpen u graag verder met onderzoek en analyse van uw innovatieve materialen. Bel ons op 026 3845600 of mail info@tcki.nl www.tcki.nl

TCKI adv A5 [ZS-185x124] Chemische analyse 14.indd 1

09-05-17 13:19

2017 volume 3

INNOVATIVE MATERIALS

International edition Innovative Materials, the international version of the Dutch magazine Innovatieve Materialen, is now available in English. Innovative Materials is a digital, independent magazine about material innovation in the fields of engineering, construction (buildings, infrastructure and industrial) and industrial design.

3D-printing cellulose World’s first 3D-printed reinforced concrete bridge Materials 2017 Composites improve earthquake resistance in buildings

www. innovatievematerialen.nl info@innovatievematerialen.nl

Glass bridge Lina: world’s first bio-based car

I N T E R N A T I O N A L

Innovative Materials is published in a digital format, although there is a printed edition with a small circulation. Digital, because interactive information is attached in the form of articles, papers, videos and links to expand the information available.

E D I T I O N

11 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

Illustraties: https://tuecomotive.nl/

’s Werelds eerste circulaire auto is van suiker Begin juli werd Noah, ’s werelds eerste compleet circulaire auto, onthuld in het Cosun Innovation Center in Dinteloord. De tweepersoons auto, waarvan het chassis grotendeels gemaakt is van suiker en het carrosserie van vlas en biohars, is door een team van 22 studenten van de Technische Universiteit Eindhoven ontwikkeld. De onthulling van Noah was tevens het startschot voor een tour langs diverse Europese steden. Het team TU/ecomotive wil het grote publiek kennis laten maken met de auto gemaakt van volledig recyclebaar materiaal. Het uiteindelijke doel van de studenten is om met de circulaire auto een bijdrage te leveren aan een verlaagde klimaatbelasting. Suiker Unie is sponsor van Noah en wil met haar bijdrage nieuwe toepassingen met suiker stimuleren. Noah is een elektrische stadsauto met twee comfortabele zitplaatsen en een ruime kofferbak, een top van 110 kilometer per uur en een bereik van 240 kilometer. Het verwachte verbruik in stadsverkeer is ongeveer gelijk aan

12 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

1 liter benzine op 300 kilometer. Dat komt deels door het lage gewicht. Noah weegt, zonder batterijen, 360 kilo, wat minder dan de helft is van vergelijkbare auto’s. De auto heeft slechts 60 kilo

aan batterijen nodig, waar elektrische auto's honderden kilo's aan batterijen meetorsen. Het lage totaalgewicht - 420 kg - leidt tot bijzonder goede wegligging. Het prototype gaat binnenkort naar de


BERICHTEN RDW om toegelaten te worden tot het wegverkeer. Bijzonder aan Noah is het gebruik van een bioplastic die kan worden gemaakt van suiker. Het chassis en het interieur zijn van bijzonder sterke sandwichpanelen, gemaakt van dit bioplastic en van vlasvezel. De carrosserie is gemaakt van vlasmatten die zijn geĂŻnjecteerd met een biobased hars. Deze biologische en bijzonder lichte materialen vergen tot zes keer zo weinig energie bij de productie als de gebruikelijke lichtgewicht materialen in de auto-industrie, zoals aluminium of carbon. Toch behalen ze de benodigde sterkte, zeggen de studenten, en ook is het mogelijk om er een structuur mee te maken die werkt als een kreukelzone. Het gebruikte vlas is een veelgebruikt tussengewas; een gewas dat nodig is om de bodem te verrijken. De kweek ervan concurreert dus niet met voedselproductie. Aan het einde van de levensduur kan het biocomposiet vermalen worden en als grondstof dienen voor andere producten, zoals bouwstenen. De niet-biologische onderdelen van de auto kunnen mee in de bestaande recyclingsketen. Uit vergelijking van het team blijkt dat er geen andere, rijdende auto is die over de hele levensduur een net zo lage milieubelasting heeft, ook geen prototype. Anders dan bij veel auto's eindigt het TU-voertuig na verloop van tijd dan ook niet op de schroothoop. De wagen is volledig recyclebaar, gebruikte materialen krijgen een herbestemming. Met Noah willen de TU-studenten aantonen dat circulaire economie niet alleen toekomstmuziek is, maar dat het vandaag al mogelijk is in complexe producten, zoals een auto. tuecomotive.nl www.suikerunie.nl

Video

13 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

Wienerberger Brick Award 2018

Westkaai Towers

Op 28 mei presenteerde baksteenfabrikant Wienerberger voor de achtste keer haar tweejaarlijkse Brick Award. Voor deze editie van de keramische

architectuurprijs werden bijna zeshonderd projecten ingediend. Dit jaar kregen twee projecten de hoofdprijs. In de categorie ‘Working together’ ging

de hoofdprijs naar de Westkaai Towers 5 & 6 in Antwerpen, België door Tony Fretton Architects (Verenigd Koninkrijk) in samenwerking met DE Architecten NV (België). De torens maken deel uit van een groter woningbouwproject binnen een nieuw ontwikkelde wijk. Dankzij het metselwerk wordt volgens de jury een monumentale expressie gecombineerd met een individuele gevel, wat de gebouwen dus bijzonder maakt. De tweede hoofdprijs werd uitgereikt in de categorie ‘Sharing public spaces’ voor het Kunstmuseum Basel Extension door Christ & Gantenbein uit Zwitserland. De grijze bakstenen structuur is verbonden via een ondergrondse hal met het hoofdgebouw. Er is LED-verlichting geïntegreerd in de reliëfachtige groeven die op hun beurt gemaakt zijn van bakstenen en waarmee passanten worden geinformeerd over actuele tentoonstellingen.

Kunstmuseum Basel

14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

De categorie winnaar in ‘Feeling at home’ is Atlas House van Monadnock. Het gaat om een privé-woonruimte in Eindhoven (Nederland). Volgens de


BERICHTEN jury toont het project hoe particuliere kwaliteitswoningen compact kunnen worden gebouwd. Het metselwerk is zowel binnen als buiten zijn zorgvuldig gedetailleerd en past volgens de jury perfect bij het huis. Terra Cotta Studio door Tropical Space is de ‘levende’ werkplaats van een beroemde keramische kunstenaar in Vietnam. Het gebouw won in de categorie ‘Working together’. Het gaat om een soort bakstenen kubus aan de voet van een rivier. Bamboe planken beschermen het kunstwerk voor incidentele overstromingen. De opvallende open structuur van de gevel laat de wind door waardoor werkruimte op natuurlijke wijze wordt gekoeld. Het gebouw combineert volgens de jury werk en huiselijkheid.

Atlas house

Terra Cotta Studio

15 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

Värtan Bioenergy WKK-installatie

San Bernardo-kapel

De Award in de categorie ‘Building outside the box’ werd in de wacht gesleept door de Värtan Bioenergy WKK-installatie in Stockholm, bedacht door U.D. Urban Design & Gottlieb Paludan Architects. Het betreft ‘s werelds grootste biobrandstofgestookte warmtekrachtinstallatie en levert een belangrijke bijdrage aan de reductie van de CO2-voetafdruk van de stad. Het bovengrondse deel van de energieinstallatie is bekleed met een gebogen façade van verticale keramische elementen.

Alleen zonlicht en de natuur bepalen de atmosfeer. Het zonlicht werpt twee keer per dag de schaduw van een christelijk kruis op de muur in het oosten van het gebouw.

Dit jaar koos de jury twee Special Prize-winnaars: In de categorie ‘Sharing Public spaces’ ging de prijs naar de San Bernardo-kapel van Nicolás Campodonico Estudio. Het kerkje is opgedragen aan de patroonheilige van een kleine gemeenschap in de buurt van La Playosa, Argentinie. In het gebouw zijn noch stromend water, noch elektriciteit is beschikbaar.

Kerk van Vilanova de la Barca

16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

De restauratie van de Oude Kerk van Vilanova de la Barca door AleaOlea architecture & landscape werd bekroond met de tweede Speciale Prijs in de categorie ‘Building outside the box’. De kerk dateert uit de 13e eeuw en werd verwoest tijdens de Spaanse Burgeroorlog. Volgens de jury is het project een voorbeeld van de veelzijdigheid en toepasbaarheid van baksteen en maakt het een unieke verbinding tussen het heden en verleden. Tekst/foto’s: Wienerberger>


BERICHTEN

Eerste PlasticRoad-fietspad komt in Zwolle De eerste pilot van PlasticRoad, de weg op basis van gerecycled plastic, komt in de gemeente Zwolle. De aanleg start in september en een paar maanden later volgt het tweede fietspad elders in de provincie Overijssel. Het concept PlasticRoad werd in 2015 gelanceerd door wegenbouwonderneming KWS (een Koninklijke VolkerWessels onderneming). In 2016 sloot KWS een partnerschap met Wavin en Total voor de verdere ontwikkeling van de PlasticRoad. De provincie Overijssel en de gemeente Zwolle zien een grote potentie in de PlasticRoad. Beide partijen stimuleren innovatie om ondernemers met vernieuwende en duurzame ideeĂŤn een kans te geven deze in de praktijk te realiseren. Hiermee dragen beide overheden bij aan een circulaire economie. Door de eerste klant te zijn van innovatieve ondernemers kan een nieuw product in de praktijk worden getoetst op technische en economische haalbaarheid. De exacte locatie van de twee pilots wordt nog onderzocht. De fietspaden worden ongeveer 30 meter lang.

van traditionele wegconstructies. De PlasticRoad beschikt over een holle ruimte die gebruikt kan worden als (tijdelijke) waterberging en daarmee wateroverlast voorkomt bij extreme neerslag. Daarnaast kan de holle ruimte gebruikt worden voor de doorvoer van kabels en leidingen, waardoor graafschades voorkomen kunnen worden. En er zijn tal van andere toepassingen mogelijk, zoals het eenvoudig installeren van sensoren of het elektrisch opladen van voertuigen. De PlasticRoad is volgens de bedenkers van het systeem een volledig circulair en heeft een significant lagere CO2footprint mede dankzij de langere levensduur en de daling van transportbewegingen ten opzichte van traditionele wegconstructies. Veel meer op de website van www.plasticroad.eu

Het concept

Het PlasticRoad-concept bestaat uit een prefab, modulaire en holle wegconstructie gemaakt van (gerecycled) kunststof. Door de prefab-productie, het lichte gewicht en de modulaire opbouw van de PlasticRoad is de aanleg en het onderhoud sneller, eenvoudiger en efficiĂŤnter uit te voeren ten opzichte

Video

17 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

http://hightechmaterials.4tu.nl

Select key words and find relevant materials scientists or research groups within 4TU.

High-Tech Materials form the key to innovative and sustainable technology

www.4tu.nl/htm @4TU_HTM

4TU.HTM Research Programme New Horizons in Designer Materials | Visibility and accessibility of Materials Science & Engineering | Annual symposium Dutch Materials | 4TU.Joint Materials Science Activities | web application http://hightechmaterials.4tu.nl

Materials in 2019 samen met Eurofinish Op 30 en 31 mei 2018 organiseerde Mikrocentrum de 6e editie van Materials, vakbeurs en congres, in het NH Conference Center Koningshof te Veldhoven. De 48 sprekers en 78 exposanten deelden met de ruim 800 bezoekers de laatste ontwikkelingen, inzichten en how-to’s voor een optimale inzet van (nieuwe) materialen in het productontwikkelingsproces. Dit jaar zette de organisatie het spotlicht op slimme materialen, circulaire economie en materiaaleigenschappen bij productontwikkeling. In 2019 zal de opzet van de Materials anders worden. Organisator Mikrocentrum en VOM, de Belgische

18 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

Vereniging voor Oppervlaktetechnieken van Materialen, hebben besloten de komende edities van de vakbeurzen Materials en Eurofinish te combineren. Het idee daarachter is dat de door Mikrocentrum georganiseerde vakbeurs Materials een sterke focus heeft op de rol van materialen in het succes van een product, terwijl Eurofinish, georganiseerd door VOM, professionals verbindt die zich bezig houden met oppervlaktebehandelingstechnieken. De keuze om Materials en Eurofinish bij elkaar te brengen, is volgens de betrokken partijen dan ook een logische stap: daar waar Materials eindigt, begint Eurofinish. Deze synergie biedt één

centrale ontmoetingsplek waar men alle aspecten te vinden zijn om een goed en duurzaam eindproduct te realiseren. Beide beurzen worden samen op 15 en 16 mei 2019 gehouden in de Brabanthal te Leuven (België). Meer info op https://materials.nl>


BERICHTEN

23 – 26 OCTOBER 2018

GLASS UNLIMITED Ervaar puur glas. Innovaties, technologieën, toepassingen, producten, trends en knowhow. De wereldwijde waardeketen van glas is geconcentreerd op één plek - levend en tastbaar. Nergens anders, alleen hier op ’s werelds toonaangevende vakbeurs glasstec. Wees erbij!

Meer informatie:

glasstec-online.com

Informatie in Nederland: Fairwise bv Zeestraat 100 _ 2518 AD Den Haag Tel. +31 (0) 70 350 1100 info@fairwise.nl

19 |www.fairwise.nl INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


BERICHTEN

Perfect shade Studenten van de Masteropleiding Advanced Studies (MAS) in Architecture and Digital Fabrication van ETH (ZĂźrich) studenten hebben een opvallende houten pergola ontworpen en gebouwd, volledig op basis van digitale modellering en productietechnieken. De pergola was bedoeld voor het zonovergoten terras

20 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

van het Istituto Svizzero, en diende als een soort demonstratieproject om de mogelijkheden van digitale fabricage voor houten gebouwen onder de aandacht te brengen. Opvallend aan de bijna vier meter hoge, complexe constructie, zijn de 700 korte houten elementen die zijn verbonden met

houten deuvels, 2700 in totaal. Volgens Hannes Mayer, programmadirecteur van het MAS van ETH in Architecture and Digital Fabrication, zou het onmogelijk zijn geweest om traditionele methoden te gebruiken om de posities van de pluggen zodanig te definiĂŤren dat een dynamisch en harmonieus geheel


BERICHTEN

ontstaat. Daarvoor zijn ontwerpregels nodig die, als ze in algoritmen worden vertaald, alle elementen uiteindelijk samenbrengen in één structuur. En dat kan volgens hem alleen met digitale fabricage-technieken. Het Istituto Svizzero stelde een ruimte beschikbaar om de pergola neer te zetten: het Travertin-terras, een L-vormig dakoppervlak van 250 vierkante meter bovenop een bijgebouw van het Zwitserse culturele instituut. Dit terras ligt de hele dag in de meedogenloze Romeinse zon, waardoor het ondanks de prachtige locatie bijna niet te gebruiken is. De studenten ontwierpen, ontwikkelden en bouwden het paviljoen in minder dan tien weken. Drie weken daarvan werden gebruikt voor de productie van de elementen in Zürich; het duurde een week om de pergola op het terras te plaatsen. De ontwikkeling en constructie van de pergola volgde een puur digitale procesketen waarin de studenten een digitaal model bouwden waarin het ontwerp en de resultaten van een zon-positie-simulatie werden geïntegreerd. Op basis daarvan berekende de computer de positionering van de houten elementen, de constructieparameters en de productiegegevens. Afhankelijk van de positie van de zon, wordt het systeem van houten elementen groter en dikker, zodat er altijd schaduw is.

Alle elementen waaruit de pergola bestaat, werden geproduceerd in het Robotic Fabrication Laboratory aan de ETH Zürich. Twee robotarmen, Institute of Technology in Architecture op de campus Hönggerberg van ETH, vervaardigden de houten elementen op basis van een digitaal model. De elf boogsegmenten die de studenten op het Romeinse terras bouwden, bestaan uit 22 afzonderlijke elementen die zo zijn verbonden zijn dat de indruk wordt gewekt van een naadloze,

vloeiende structuur. Eind juni vond een officiële openingsceremonie plaats. www.ethz.ch

21 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

SCHOTT NEXTREMA glaskeramiek is zeer geschikt voor geoptimaliseerde infraroodtransmissie. Dit opent nieuwe toepassingen voor energieefficiënteverwarmingsprocessen, zoals verwarmingbuiten- en binnenruimten (foto: www.heatscope.com)

Glaskeramiek voor extreme omstandigheden NEXTREMA glaskeramiek is een nieuwe, veelzijdige materialenfamilie van SCHOTT. Het is geschikt voor extreme omstandigheden en innovatieve ontwerpen met een zeer kleine thermische uitzettingscoëfficiënt en hoge temperatuurbestendigheid. Het bedrijf ontwikkelde zes verschillende versies van dit glaskeramiek, die met name verschillen in kleur en technische eigenschappen. NEXTREMA staat voor ‘Next EXTREme MAterial,’ en komt tegemoet aan de vraag naar de combinatie van de eigenschappen van technisch glas met materialen die bestand zijn tegen hoge temperatuur. Dat resulteerde in een aantal materiaalspecificaties voor verschillende sectoren en toepassingen. Zoals een glad, niet-poreus oppervlak, een hoge hitte- en thermische schokbestendigheid, een hoge transmissie in het infrarode en zichtbare lichtbereik en mechanische sterkte. De NEXTREMA-familie omvat zes verschillende versies van glaskeramiek, die onderling verschillen in

22 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

kleur en technische eigenschappen. Elk glaskeramiek heeft enigszins variërende eigenschappen om aan een specifieke behoefte te voldoen. Zo variëren de diktes van 2-6 mm (> 6 mm op aanvraag). De combinatie van deze kenmerken maakt innovatieve productontwerpen en -functies op veel verschillende toepassingsgebieden mogelijk. Het glaskeramiek onderscheidt zich door betrouwbare technische prestaties bij blootstelling aan hoge temperaturen en snelle temperatuurveranderingen. Door een uitstekende weerstand tegen temperaturen tot 950 °C en thermische

schokken, is NEXTREMA glaskeramiek een prima oplossing voor toepassingen bij hoge temperaturen waar glas-eigenschappen worden gevraagd. Met toepassingen die variëren van industriële ovens tot elektrische broodroosters, positioneert het materiaal zich volgens SCHOTT zich als een innovatief hightech materiaal. De veelzijdigheid van het glaskeramiek is het gevolg van de combinatie van innovatieve technologie met een functioneel ontwerp. Als het gaat om technische toepassingen zijn klanten vooral geïnteresseerd in fysieke en chemische


INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

parameters, robuustheid onder extreme temperatuurbelastingen en chemische weerstand.

Robuustheid en weerstand

Eén van de interessante eigenschappen van NEXTREMA glaskeramiek is de temperatuurbestendigheid, tot 950 °C. Dit maakt het een voor de hand liggende kandidaat voor toepassing in diverse industrietakken, vooral daar waar toepassingen tegen de grenzen van meer conventionele glassoorten aan lopen. De betrouwbaarheid wordt benadrukt door een andere opvallende eigenschap: een thermische uitzettingscoëfficiënt van bijna nul. Waar een oplopende temperatuur gewoonlijk een materiaal dwingt uit te zetten, introduceert het SCHOTT-proces kleine kristallen die het tegenovergestelde doen en een stabiel, vrijwel onveranderd resultaat opleveren. Het glas behoudt zijn sterkte, duurzaamheid en kwaliteit, zelfs bij hoge temperaturen. Enigszins afhankelijk van het materiaaltype, heeft NEXTREMA glaskeramiek een temperatuurschokbestendigheid tot 820 °C. Dit geeft aan dat de hittebestendige eigenschappen het glaskeramiek in meer dan alleen het laboratorium zijn te gebruiken. De hoge schokbestendigheid maakt het materiaal bovendien geschikt voor een groot aantal toepassingen,

waaronder in 3D-printers. Het glaskeramiek heeft bovendien oppervlakteweerstandseigenschappen die het geschikt maken voor een aantal industrieën waar robuustheid van cruciaal

belang is. De zuurbestendigheid volgens DIN 12116, de alkalinebestendigheid volgens ISO 695 en de hydrolytische klasse volgens DIN ISO 719 dragen daaraan bij.

Het SCHOTT NEXTREMA assortiment bestaat uit verschillende soorten glaskeramiek die wat kleur en technische eigenschappen verschillen (Foto: SCHOTT)

23 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018 elektrische en huishoudelijke apparaten. Een goed voorbeeld is een transparante cover voor grillroosters, waardoor gebruikers het kookproces in de gaten kunnen houden terwijl de warmte wordt afgeschermd. Het materiaal wordt verder gebruikt als binnenbekleding en verwarmingselement in hoge-temperatuurovens bij de productie van displays voor AMOLEDs (active-matrix organic light-emitting diodes). Als zodanig speelt het materiaal een innovatieve rol bij de productie van eindproducten zoals smartphones of tablets. De glaskeramische materialen vinden soortgelijk industrieel gebruik als een substraat voor dunne filmcoatings. Zo gebruikt elektrische apparatenproducent Morphy Richards bijvoorbeeld het glaskeramiek in verschillende producten, waaronder broodroosters en strijkijzers. De Redefine-collectie van het bedrijf maakt het mogelijk om in de broodrooster te kijken terwijl deze werkt. In combinatie met transparante dunne film verwarmingscoatings maakt NEXTREMA innovatieve ontwerpen mogelijk voor huishoudelijke apparaten, zoals deze broodrooster van de Morphy RichardsRedefine-collectie (Foto: Morphy Richards)

Ontwerpflexibiliteit

Kleuren en vormen zijn van cruciaal belang voor ontwerp en differentiatie. Het materiaal biedt ingenieurs en ontwerpers een homogeen gekleurde materialenfamilie die voldoet aan uiteenlopende behoeften en een breed transmissiespectrum in zichtbaar licht en infraroodbereik. Geen toepassing van het glaskeramiek is precies hetzelfde. Met zes typen NEXTREMA en een breed scala aan mogelijke vormen en verschijningsvormen, kan het materiaal worden aangepast aan de uiteenlopende wensen.

toe aan verwarmingsproducten, zoals Heatscope IR-verwarmingselementen van MHS Munich Home Systems. Het glaskeramiek wordt onder meer gebruikt in panelen van hoogwaardige

Materiaaleigenschappen

Alle zes typen NEXTREMA glaskeramiek hebben vergelijkbare materiaaleigenschappen en voordelen, maar variëren enigszins in vorm van type tot type. Een bedrijfstemperatuur tot 950 °C (afhankelijk van het materiaaltype) brengt met zich mee dat afnemers het glas kunnen gebruiken voor toepassingen met een zeer hoog bereik, wat nieuwe moge-

Toepassingen

Dit soort glaskeramiek heeft inmiddels zijn weg gevonden naar verschillende toepassingen in veel industrietakken, vooral daar waar warmte een nadelig effect zou kunnen hebben op kwetsbaardere materialen. De eerste toepassing was het optimaliseren van de transmissie in infraroodstralers, wat nieuwe toepassingen in beeld brengt voor energiezuinige verwarming zowel binnen als buiten. Bovendien voegt het ‘glas’-element extra ontwerpkwaliteit

24 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

Stoomstrijkijzer van de Morphy Richards Redefine-collectie inclusief een NEXTREMA ijzeren zoolplaat (Foto: Morphy Richards)


INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

lijkheden biedt voor veel bedrijfstakken die aangewezen zijn op glas. Robuustheid bij hoge temperaturen betekent dat het materiaal zijn betrouwbaarheid behoudt, dit met hoge mechanische stabiliteit bij relatief hoge temperaturen - ook bij grote objecten. De extreem lage thermische uitzetting is het resultaat van een slimme microstructuur die ervoor zorgt dat het glaskeramiek zijn vorm behoudt bij hoge temperaturen. Thermische schokbestendigheid tot 820 °C betekent dat het materiaal snelle temperatuurverschillen aan kan. Het glaskeramiek heeft een breed transmissiespectrum in zichtbaar licht en IR-bereik. Het materiaal heeft naast de hittegerelateerde eigenschappen ook andere voordelen, zoals oppervlakteweerstand en ondoordringbaarheid voor gas, plus de eerder genoemde zuur- en alkalibestendigheid. Belangrijk is bovendien dat NEXTREMA glaskeramiek ook proces-inert is. Storende procesfactoren zoals gasemissies van organische componenten hebben vrijwel geen invloed op het materiaal, zelfs onder extreme omstandigheden. Hierdoor kan het betrouwbaar functioneren onder extreme omstandigheden.

Zes soorten

Naast de gezamenlijke kenmerken heeft elk materiaaltype van het glaskeramiek zijn eigen typische eigenschappen om ingenieurs en ontwerpers een oplossing te bieden die past bij de specifieke eisen voor hun toepassing. NEXTREMA ‘transparent’ heeft bijvoorbeeld de hoogste thermische schokbestendigheid van alle andere typen (tot 820 °C) in combinatie met hoge transmissie in het korte golf-infraroodbereik. NEXTREMA ‘translucent white’ heeft het breedste infraroodtransmissievenster van alle andere typen onder 2.800 nm, en de hoogste chemische bestendigheid tegen zuren en alkalische oplossingen volgens DIN 12116 en ISO 695. Het materiaal wordt gebruikt voor de reductie van zichtbaar licht in combinatie met hoge infrarode transmissie. NEXTREMA ‘opaque’ white heeft de hoogste maximale temperatuurbestendigheid, tot 950 °C. Het wordt ook gebruik vanwege de zichtbare licht verstrooiende eigenschappen van het materiaal. NEXTREMA ‘tinted’ heeft de hoogste buigsterkte van allemaal en wel tot 165 MPa. Het valt op door zijn zichtbare lichtreductie in combinatie met hoog-infrarood transmissie en thermische

schokbestendigheid tot 800 °C, waardoor het een veelzijdige optie is. NEXTREMA ‘translucent bluegrey’ heeft eveneens een maximale temperatuurbestendigheid tot 950 °C, en combineert doorschijnendheid met zichtbare lichtreductie en hoog-infrarode transmissie. NEXTREMA ‘opaque grey’ is de derde in de reeks met maximale temperatuurbestendigheid. Het heeft bovendien de hoogste thermische isolatie-eigenschappen van alle andere typen vanwege de laagste transmissie in het infraroodbereik.

Meer bij www.SCHOTT.com>

Video

25 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


ONDERZOEK

In 1997 werden bij een inspectie van de tweede Van Brienenoordbrug verschillende vermoeiingsscheuren ontdekt in dekplaat en trogvormige dekplaatverstijvingen. Dat leidde tot veel aandacht voor vermoeiingsproblematiek (Foto: Beeldbank rijkswaterstaat)

Renovatie stalen brugdekken met een VVK sandwichconstructie Sinds 1997 is veel aandacht ontstaan voor de vermoeiingsproblematiek van orthotrope stalen brugdekken. Dit naar aanleiding van een inspectie van de tweede Van Brienenoordbrug, waarbij verschillende vermoeiingsscheuren werden ontdekt in dekplaat en trogvormige dekplaatverstijvingen. De gebruikelijke remedie is overlaging met hogesterktebeton, een methode waaraan verschillende nadelen kleven. Uit onderzoek van Robin Rook en Robbin Lassche, studenten Civiele Techniek, Hogeschool Windesheim (HW), Lectoraat Kunststoftechnologie (LKT), blijkt nu dat renovatie van stalen brugdekken met een vezelversterkte (VVK) sandwichconstructie een interessant alternatief kan zijn, vooral voor beweegbare bruggen. Het onderzoek vond plaats in samenwerking met Peter Bosman, docentonderzoeker HW, in opdracht van Aliancys, Fiberneering en Hogeschool Windesheim, LKT met subsidie van Green PAC. Het probleem van de vermoeiingsscheuren in de dekplaat van bruggen wordt veroorzaakt door de toenemende verkeersintensiteit en verkeersbelasting op de Nederlandse wegen. Om die reden is door Rijkwaterstaat een projectgroep PSR (Problematiek Stalen Rijdekken) ingesteld. Als oplossing heeft PSR het overlagen met hoge sterkte beton (HSB) van de dekplaat aangedragen. Doel

26 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

van overlaging is het reduceren van de spanningen in de dekplaat van orthotrope stalen brugconstructies. Dat gebeurt door verhoging van het traagheidsmoment om zo de vermoeiing tegen te gaan en de levensduur te verlengen. De HSB-overlaging komt bij vaste bruggen ter hoogte van het asfalt. Er wordt een epoxy slijtlaag aangebracht voor stroefheid en de dikte van de HSB-laag doet

de on-vlakheden in de staalconstructie teniet. Nadeel is echter dat het gewicht toeneemt en dat levert problemen op bij beweegbare bruggen waarbij de extra HSB dikte in de aanbruggen ook nog moet worden aangesloten. Voor de uitvoering dient een groot deel van de brug afgesloten te worden. Bovendien heeft de HSB-overlaging een lange uithardingstijd. Enkele jaren geleden deden


ONDERZOEK R. Achterberg en J. van Gorkum (beide Civiele Techniek Hogeschool Windesheim) onderzoek naar de renovatie van stalen brugdekken door middel van vezelversterkte kunststoffen. Zij opperden het idee om VVK onder de stalen troggen te lijmen. Daarbij ontstaat dan een lichte, hybride sandwichconstructie met stalen rijdekplaat en een VVK-onderplaat. Hierbij worden de kunststof delen gelijmd onder de dekplaat en tussen de lijven stalen dwarsdragers en hoofdliggers zonder een verhoging van het rijdekniveau. Robin Rook en Robbin Lassche hebben nu als vervolg daarop

mogelijkheden in de GWW-sector biedt. Het innovatieprogramma van Rijkswaterstaat ziet in VVK een grote waarde voor de vervangingsopgave van verouderde civiele kunstwerken. Daarnaast wil Rijkswaterstaat een voortrekkersrol vervullen om te zorgen dat de GWW-sector VVK als volstrekt regulier materiaal gaat

beschouwen, zodat in de toekomst het makkelijker wordt om VVK te integreren in nieuwe vraagstukken en ontwerpen. VVK-sandwichconstructies worden overigens al in de civiele techniek in meerdere toepassingen gebruikt. De grootste

de haalbaarheid onderzocht van een sandwichconstructie bestaande uit een schuimkern en een glasvezelversterkte kunststof (GVK) onderflens in plaats van de stalen troggen. De verwachting daarbij was dat een GVK-sandwich onderlaging ten opzichte van een HSB-overlaging verschillende voordelen zou hebben: een lichtere constructie (met name gunstig bij beweegbare bruggen); minder verkeershinder bij renovatie (de onderlaging wordt immers onder de brug aangebracht) en geen ophoging van de aanbruggen (minder raakvlak aanpassingen). De studenten wonnen met hun afstudeerwerk zowel de HBO StudentenSTAALprijs als de VKCN HBO posterprijs.

VVK

De keuze voor VVK was niet zomaar. Het materiaal heeft een enorm potentieel: het is veel sterker en lichter dan beton en staal, wat veel nieuwe toepassings-

Standaard orthotrope stalen brug

27 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


ONDERZOEK toepassingen zijn vooral te vinden in brugdekken en in sluisdeuren. Wat de invoering van sandwichconstructies in de civiele techniek tot nu toe in de weg stond, was de zwakte voor impactbelasting in combinatie met vermoeiing. Als een sandwichconstructie plaatselijk beschadigd raakt door bijvoorbeeld een vallende lading, veert de huid weliswaar netjes terug, maar is de kans groot dat deze niet meer verbonden is met de kern. Vrachtwagenwielen die er daarna overheen rijden, vergroten gestaag het onthechtingsgebied. Dit wordt ook wel delaminatie genoemd. Rijkswaterstaat eist daarom dat geen onthechting op

mag treden bij vallende lading van 50 kg van 1,3 m hoogte.

Troggen

Orthotrope stalen brugdekken hebben, zoals de naam al zegt, orthotrope eigenschappen. Dat betekent dat de mechanische eigenschappen van het dek verschillen in de op elkaar orthogonaal liggende hoofdrichtingen (langs- en dwarsrichting). De constructie bestaat meestal uit een dekplaat aan de onderzijde, versterkt met aangelaste, trogvormige langsverstijvers. De dekplaat draagt belasting af naar de lijven van de troggen, de troggen dragen de belasting

Opbouw sandwichconstructie

Benattingsproef

28 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

Opstelling impactproef

af naar dwarsdragers, de dwarsdrager naar de hoofdliggers en de hoofdliggers naar de opleggingen. De dekplaat maakt als flens ook deel uit van trog, dwarsdrager en hoofdliggers. De trogvormige langsverstijvers doorlopen de hele overspanning. In het onderzoek van Rook en Lassche is voorgesteld om de trogvormige langsverstijvers te vervangen door een vezelversterkte kunststof sandwichconstructie. Als (prefab) VVK-productiemethode wordt uitgegaan van vacuĂźm infusie, waarin opgenomen E-glasvezels met een vezelvolume van 50 procent. Voor de kern van de sandwich wordt uitgegaan van een PVC-schuimkern. Voor de 300 mm hoge sandwich geldt dat de PVC-schuimkern een dichtheid van minimaal 100 kg/m3 moet hebben en goede vermoeiingseigenschappen moet bezitten. Bij zwaardere verkeersdrukte kan een zwaarder schuim noodzakelijk zijn van bijvoorbeeld 130 kg/m3. De gelijmde aanhechting van schuim aan dekplaat is niet maatgevend. Voor de composieten onderflens kan gebruik gemaakt worden van een vezelversterkt kunststof met relatief goedkope E-glasvezels. De composieten onderflens kan zes mm dik worden.


ONDERZOEK

Lijminfusie

Als het gaat om delaminatie bleek een cruciale rol te zijn weggelegd voor de wijze van applicatie van de lijm. Met vacuüminfusie-techniek, waarbij de lijm met behulp van een vacuüm tussen de twee te verbinden oppervlakten wordt getrokken, kunnen luchtinsluitingen worden voorkomen. Doorgaans worden daarbij vezels gebruikt als vloeimedium, maar de aanwezigheid van vezels blijkt delaminatie in de hand te werken. Delaminatie bleek voorkombaar te zijn door vezels juist te weren uit de lijmlaag en in plaats van vezels als vloeimedium, een groevenpatroon aan te brengen. Uit experimenten bleek dat ook zonder een flowmedium volledige benatting is te verkrijgen. Impactbelastingsproeven hebben laten zien zien dat een hybride staal-GVK-sandwichconstructie de voorgeschreven impact kan weerstaan, en dat bij grotere impacten een deuk in 12 mm stalen dekplaat ontstaat voordat daaronder delaminatie optreedt. Daarmee wordt een waarschuwende constructie verkregen.

groeven aan de bovenzijde en met een onderhuid van 6 mm 0/90 glasvezelversterkt kunststof. Het is (vooralsnog) niet mogelijk meerdere troggen naast elkaar tegelijkertijd te vervangen door de VVK sandwichconstructie omdat de dekplaat dan wellicht te veel bol gaat staan. Wel kunnen eerst de even en daarna de oneven troggen worden vervangen. Als gunstigste uitvoeringsmethode voor VVK sandwichconstructie onder een bestaande brug is vervolgens voorgesteld om prefab elementen (schuimkern

met VVK-onderflens) te gebruiken met een trogbreedte van veelal 0,6 m; een troghoogte van veelal circa 0,3 m en een troglengte van veelal circa 3,0 m. De prefab sandwichelementen bestaan daarbij uit een wendbaar hoofddeel met een sluitstuk. Als gunstigste bevestigingsmethodiek is voor lijminfusie gekozen. Nadat de even troggen zijn vervangen door de sandwichconstructies, worden de oneven troggen op dezelfde wijze verwijderd en vervangen. Aan de hand van een beknopt uitvoeringsplan is ten slotte een kostenraming opgesteld. Zowel directe als indirecte kosten van een GVK-sandwichconstructie onder de vrachtwagenstroken blijken gunstig te kunnen zijn voor beweegbare bruggen ten opzichte van HSB overlaging over het hele dek. De GVK-sandwich lijkt daarmee volgens de onderzoekers een technisch haalbare en economisch gunstige oplossing te kunnen vormen voor beweegbare stalen brugdekken met vermoeiingsproblemen. Bron: Rapport ‘Renovatie stalen brugdekken met een VVK sandwichconstructie’. Auteurs: studentonderzoekers Robin Rook en Robbin Lassche en docentonderzoeker ir. Peter Bosman, Hogeschool Windesheim, Civiele techniek, Lectoraat Kunststoftechnologie. Dit artikel verscheen eerder in Civiele Techniek nummer 5/6 2018.

Merwedebrug bij Gorinchem. In oktober 2016 kwamen bij inspecties aan de brug haarscheurtjes aan het licht, die ervoor zorgen dat het niet meer verantwoord is om met zware vrachtwagens over de brug te rijden

Draaiboek

Uiteindelijk stelden de onderzoekers een draaiboek op voor de renovatie van stalen brugdekken met een VVK-sandwichconstructie. De eerste stap is het maken van prefab sandwich-elementen in een fabriek. Dat gebeurt in een mal waarvan de afmetingen uiteraard afhankelijk is van de brug vanwege verschillende afstanden tussen de dwarsdragers. Voorgesteld wordt schuim (PVC-schuim 100 kg/m3) met flow

29 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


ONDERZOEK

Self-Healing Al2O3 ceramics: Selection and testing of novel healing particles De Delftse wetenschapster Linda Boatemaa deed onderzoek naar het self-healing herstelproces van keramische materialen. In het bijzonder keek ze naar het gedrag van drie, op basis van nieuwe inzichten ontworpen, self-healing aluminiumoxide-composieten. Ze keek naar het herstelgedrag onder milde laboratoriumcondities en onder condities zoals die voorkomen in gasturbines. Haar werk resulteerde in de dissertatie ‘Self-Healing Al2O3 ceramics: Selection and testing of novel healing particles’. In mei van dit jaar promoveerde ze op haar onderzoek aan de TU Delft. Keramische materialen zijn aantrekkelijk voor een breed gebied aan toepassingen, variërend van lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie, chemie tot medische toepassingen aan toe. Dit vanwege hun bijzondere eigenschappen. Zirkoniumoxide en siliciumcarbide worden bijvoorbeeld gebruikt in cruciale componenten voor de auto- en ruimtevaartindustrie vanwege hun lage thermische geleidbaarheid en hoge sterkte bij hoge temperaturen. Ook aluminiumoxide is door de goede thermische en chemische resistentie weer een aantrekkelijk materiaal voor hogetemperatuurtoepassing. Het is niet alleen stabiel maar heeft ook een uitstekende sterkte en

30 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

hardheid bij die temperaturen. Al deze eigenschappen zijn het gevolg van de sterke covalente en ionische bindingen tussen de atomen. Dezelfde sterke en gerichte bindingen zijn echter ook de verklaring voor de intrinsieke brosheid van het materiaal die resulteert in hoge gevoeligheid voor beschadigingen aan het oppervlak. In het afgelopen decennium hebben materiaalkundigen gezocht naar routes om dit sterkteverlies via een spontaan optredende ‘self-healing’ reactie tijdens gebruik op hoge temperatuur in-situ te neutraliseren. Dit kan worden bereikt door toevoeging van discrete ‘healing’ deeltjes tijdens de materiaalsynthese. Bij het optreden

van een scheur komen de doorsneden deeltjes direct in contact met de zuurstof in de lucht en ondergaan een oxidatieve reactie die leidt tot het opvullen van de scheur met een goed hechtend reactieproduct, resulterend in een herstel van de sterkte. Doel van het onderzoek van Linda Boatemaa was meer inzicht te krijgen in dit herstelproces en om het gedrag van drie nieuwe, op basis van het betere inzicht ontworpen, aluminiumoxide-composieten onder laboratorium en turbine-relevante condities te bepalen.


ONDERZOEK Healing agent

Boatemaa beschrijft een nieuwe procedure voor de identificatie van geschikte materialen om te dienen als ‘healing agent’ in aluminiumoxide bedoeld voor hoge-temperatuur toepassingen. De keuze uit de materialen in een grote database van overgangsmetalen, carbiden en nitriden wordt gemaakt op basis van zes criteria. Het te vormen oxide moet een geschikt smeltpunt hebben, een goede hechting aan aluminiumoxide en een vergelijkbare thermische uitzettingscoëfficiënt. Het uitgangsmateriaal moet een passend smeltpunt hebben, expanderen bij oxidatie en eveneens een passende thermische uitzettingscoëfficiënt hebben. Na toepassing van de selectiecriteria bleven Ti, Cr, Zr, Nb, Hf, TiC, TiN, Cr3C2, Cr2N , ZrN, NbC en NbN over als mogelijke ‘healing agent’ materialen.

TiC en titanium poeders

Vervolgens heeft Boatemaa het effect van de deeltjesgrootte op de oxidatiekinetiek onderzocht van één van de kandidaatmaterialen, TiC. Verschillende TiC poeders met deeltjesgroottes variërend van een nanometer tot sub-millimeter werden onderzocht. De kinetische parameters EA, f (α) en A werden op basis van een uitgebreide Kissinger-methode bepaald. De oxidatie verloopt via de vorming van oxycarbides, anatase en uiteindelijk rutiel. De activeringsenergie bleek een sterke functie van de deeltjesgrootte te zijn voor deeltjes kleiner dan 11 μm. Via deze deeltjesgrootteafhankelijkheid kan de optimale temperatuur voor ‘self-healing’ gestuurd worden van 400 tot 1000 °C . Het onderzoek beschrijft het gedrag van aluminiumoxide composieten met daarin 10 of 30 volume% TiC deeltjes. De onderzochte composieten werden door middel van Spark Plasma Sintering vervaardigd. Het herstel van de schade als gevolg van lokale puntbelasting met een Vickers’ diamant werd gemeten over het temperatuurgebied van 400 tot 800 °C. Bij de hoogste gloeitemperatuur werd compleet herstel van de sterkte bereikt na een uur. Daarnaast onderzocht ze het zelfherstellend gedrag van een aluminiumoxide-composiet met daarin 10 volume% metallische titanium deeltjes als een functie van de temperatuur en de tijd. Tevens werd het vulproces van de scheur door het gevormde titaanoxide bestudeerd. Het herstel van de sterkte

werd gemeten met behulp van 4-puntsbuigproeven en de minimale condities voor volledige terugkeer van de sterkte werden bepaald op gloeien gedurende 60 minuten bij 800 °C of 15 minuten bij 900 °C. Het vullen van de scheur verliep in drie stappen: lokale overbrugging van de scheur ter plaatse van het doorsneden deeltje, laterale opvulling uitgaande van een deeltje en tot slot complete opvulling van de scheur. Alhoewel al behoorlijk herstel van de sterkte verkregen wordt bij beperkte vulgraden, is volledige vulling van de scheur nodig om deze niet in een later stadium als scheurini-

tiator te laten dienen. De kinetiek van het gemeten scheurvullend proces bleek redelijk goed met een nieuw ontwikkeld model beschreven te kunnen worden.

MAX-deeltjes

Boatemaa heeft ook onderzoek gedaan naar het herstel van aluminiumoxide composieten met daarin 20 volume% Ti2AlC MAX deeltjes. Ti2AlC MAX was gekozen omdat het monolytische materiaal dankzij eerder onderzoek in Delft uitstekende zelf herstellend gedrag bij hoge temperatuur vertoont, maar het gebruik van MAX deeltjes als healing agent in

4-punts buigsterkte van Al2O3-MAX phase composite als functie van de hersteltijd

31 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


ONDERZOEK pervlak bleken ook na lange tijd gloeien op hoge temperatuur nog intact te zijn en hun nuttige taak in een later stadium te kunnen vervullen.

Van laboratorium naar real-life condities

SEM opnames van het Al2O3/TiC composiet a) scheuren als gevolg van Vickers indentatie; b) detail om de interactie tussen scheur en deeltje te laten zien.; c) na 4 uur blootstelling aan de condities in de verbrandingskamer; d) Ti verdeling leidend tot het vullen van de scheur

inerte keramieken was nog niet onderzocht. De oxidatie van de Ti2AlC deeltjes begint al bij 600 °C, maar wordt pas echt effectief tussen 800 en 1000 °C zoals blijkt uit 4-punts buigproefmetingen

na 0.25, 1, 4 en 16 uur gloeien. Ti2AlC deeltjes met een diameter van ongeveer 10 μm bleken als geschikte ‘healing agents’ te functioneren. Deeltjes op meer dan 20 μm van het preparaatop-

a

b

Ten slotte beschrijft de Delftse onderzoekster het gedrag van drie zelfherstellende keramiek varianten (één extrinsiek Al2O3/TiC zelfherstellend composiet en twee intrinsiek zelfherstellende metallo-keramieksoorten Ti2AlC and Cr2AlC) in een simulator voor de verbrandingskamer van een vliegtuigturbine. Alle preparaten waren met behulp van Spark Plasma Sintering vervaardigd. Scheuren in het Al2O3/TiC composiet met initiële lengtes van 100 μm en een breedte van 1 μm bleken daarbij volledig gevuld met TiO2, terwijl de grotere scheuren in het Ti2AlC proefstuk gevuld waren met een mengsel van TiO2 en Al2O3. De scheuren in het Cr2AlC proefstuk bleken gevuld met Al2O3. De resultaten laten volgens de onderzoekster zien dat het zelfherstellend gedrag van de onderzochte proefstukken bij de lage zuurstof-partiaaldruk in de trillende turbineverbrandingskamer niet wezenlijk verschilt van dat gemeten na gloeien onder de statische condities van een laboratoriumoven. Alle geteste materialen vertoonden volledige scheurspleetvulling voor 0,5 tot meer dan 10 μm brede scheuren tot een lengte van 20 mm, na blootstelling aan het uitlaatgasmengsel bij circa 1000 °C gedurende vier uur. Hoewel de partiële zuurstofdruk in de verbrandingskamer veel lager is dan in lucht (0,088 versus 0,2 atm), zijn de omstandigheden voldoende om volledige heling van scheurbeschadiging tot stand te brengen. Het hoge gasdebiet (16 m/s) en de additionele thermomechanische belasting tijdens het spontane herstelproces beïnvloedden het self healingsproces niet. Dit artikel is gebaseerd op de dissertatie ‘Self-Healing Al2O3 ceramics: Selection and testing of novel healing particles’, in samenwerking met prof. dr. Sybrand van der Zwaag, Faculty of Aerospace Engineering/Novel Aerospace Materials, TU Delft

a) Scheur in een Al2O3 - 10% Ti composiet, b) gedeeltelijk herstel na 6 uur op 700 °C in lucht

32 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


5E EDITIE

11 oktober 2018 *techniekHuys Veldhoven

ALLES OVER LIJMEN ONDER ÉÉN DAK Al 5 jaar hét event rond lijmtechnologie Dit specifieke event, met inhoudelijk programma en expo, voorziet u van kennis en nieuwe (praktische) inzichten. Meerdere praktijksprekers nemen u mee in de do’s and don’ts van verlijmen. Deze lustrum-editie staat in het teken van uitdagende lijmvraagstukken. Denk hierbij aan: • het voorspellen hoe de verbinding zich houdt op de lange termijn; • hoe u uw ontwerp kunt optimaliseren voor lijmen in de productie; • moeilijk te verlijmen materialen; • de voorbehandeling en dosering.

Aanmelden kan via de website: www.lijm-event.nl

Organisatie:

In samenwerking met:


ONDERZOEK

Nieuwe akoestische metamaterialen voor golfmanipulatie door onderzoek naar niet-lineariteit De ontwikkeling van metamaterialen maakt het mogelijk om materialen te ontwerpen met buitengewone eigenschappen die de gebruikelijke limieten overstijgen. In het lineaire dynamische regime hebben metamaterialen al een breed scala aan nieuwe functionaliteiten mogelijk gemaakt, zoals akoestische camouflage, superlenzen en signaalfiltering. Het onderzoeken van niet-lineariteiten heeft de potentie een groot aantal nieuwe mogelijkheden voor metamaterialen op te leveren. Binnen het 4TU.High-Tech Materialsonderzoeksprogramma ‘New Horizons in Designer Materials’ worden metamaterialen ontwikkeld met niet-lineaire resonante inclusies. De resultaten van dit onderzoek laten nieuwe dynamische eigenschappen zien die af te stellen zijn, die nieuwe mechanismen van geluids- en vibratiedemping mogelijk maken en die een ‘mechanische diode’ kunnen realiseren. Daarnaast worden efficiënte rekenmodellen ontwikkeld voor een optimale analyse van de ontwerpen van de nieuwe metastructuren. Zou het mogelijk zijn om akoestische en elastische golven op een rationele manier te manipuleren, door het aanbrengen van een instelbare regeling voor de voortplanting en demping van golven, en door het mogelijk maken van nieuwe functionaliteiten, zoals logische en sequentiële operaties of complexe kwantumberekeningen? Het antwoord is ja, en de recente ontwikkelingen op het gebied van metamaterialen bewijzen dat dit mogelijk is. Metamaterialen zijn gemanipuleerde structuren waarin het ontwerp van een microscopische structuur, of meta-atoom, met specifiek (bijvoorbeeld dynamisch) gedrag aanleiding geeft tot een uitstekende, oproepbare respons van het effectieve

34 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

medium, meer dan dat van zijn onderdelen, waardoor het mogelijk is om golven te manipuleren. Golfmanipulatie wordt bevorderd door de ongebruikelijke dispersiekarakteristieken van metamaterialen, dat wil zeggen de relatie tussen frequentie en golfgetal van vrije golven die zich voortplanten in een medium, veroorzaakt door ‘exotische’ effectieve eigenschappen, zoals negatieve effectieve massadichtheid en/of elastische moduli. In het dispersiediagram van metamaterialen kunnen deze kenmerken frequentiezones induceren waarin golven zich niet kunnen voortplanten (de zogenaamde stopbanden). Hierin kunnen negatieve hellingen worden gevonden (dat wil zeggen een negatie-

ve groepsnelheid met positieve fasesnelheid), waarin het mogelijk wordt gemaakt ongebruikelijke reflectie-, transmissie- en absorptiekarakteristieken waar te nemen in de stopbanden en waarin bepaalde doorlaatbanden unieke brekingskarakteristieken laten zien. In het begin van de jaren 90 motiveerde het succes van fotonische kristallen voor elektromagnetische golfmanipulatie de ontwikkeling van fononische kristallen. Dit zijn periodieke structuren met contrasterende materialen en/of geometrieën die stopbanden induceren door destructieve golfinterferentie, het zogenaamde Bragg-verstrooiingsfenomeen. Het werk van Liu e.a. (1) was erg belang-


ONDERZOEK rijk, het toonde aan dat gelokaliseerde resonanties subgolflengtestopbanden kunnen induceren, dat wil zeggen in het regime van golflengten die significant groter zijn dan de dimensies van de eenheidscel. Het materiaal van Liu was de eerste realisatie van het zogeheten lokaal resonant metamateriaal met een negatieve effectieve massadichtheid. Figuur 1 laat schematisch het typische dispersiediagram en de transmissiegrafiek voor Liu’s materiaal zien. Hierbij is

van de niet-lineariteit. De opkomst van metamaterialen is een nieuw voorbeeld waarin niet-lineaire verschijnselen worden beschouwd als een kans om nieuwe en buitengewone functionaliteiten mogelijk te maken. De ‘snap-through’­ instabiliteit geïnduceerd door knik is bijvoorbeeld gebruikt bij het ontwerp van zachte actuatoren die met een grote output reageren op een kleine input (2). Bi-stabiele structuren zijn gebruikt om energie op een gecontroleerde manier

Figuur 1: Basiskenmerken van metamaterialen (met 1D-periodiciteit en longitudinale golfvoortplanting): (a) dispersiediagram op basis van de analyse van de eenheidscel, (b) bijbehorende transmissibiliteitsplot (ωR is de lokale resonantiefrequentie)

enkel 1D-periodiciteit en longitudinale golfvoortplanting meegenomen. Akoestische metamaterialen met negatieve effectieve elastische moduli zijn een paar jaar later gerealiseerd met behulp van een reeks van Helmholtz’s resonatoren. Hierdoor is de mogelijkheid ontstaan om elasto-akoestische materialen met negatieve brekingsindex te ontwikkelen, die worden gebruikt voor het ontwerpen van akoestische lenzen en akoestische camouflageapparaten. Daarnaast is een breed scala aan functionaliteiten voor akoestische metamaterialen voorgesteld, zoals filteren, fasemanipulatie en absorptie. Alle bovengenoemde studies en gerelateerde functionaliteiten zijn alleen ontworpen met het oog op een lineair dynamisch regime. Wat zou er gebeuren als materialen in een niet-lineair regime worden geplaatst? In het verleden werden niet-lineaire statische en dynamische regimes in mechanische structuren bij het ontwerp vermeden, vanwege het complexe gedrag als gevolg

vrij te geven, waardoor voortplanting van solitaire overgangsgolven in één richting over willekeurige lange afstanden mogelijk wordt (3). Daarnaast zijn hogere orde harmonische golven, die ontstaan als gevolg van golfvoortplanting

in een niet-lineair medium, gebruikt voor het omzetten van eigentoestanden (4) en om ongebruikelijke reflectie-effecten te veroorzaken (5). Binnen het 4TU.High-Tech Materials-onderzoeksprogramma worden krachtige lokaal resonante metamaterialen ontwikkeld door de niet-lineariteiten van de interne resonante microstructuren te onderzoeken. Tot nu toe zijn er slechts weinig studies die het effect van niet-lineariteit in resonante aanhechtingen die periodiek in een gastheermateriaal zijn verdeeld, hebben onderzocht. Bovendien zijn conventionele strategieën om het dynamische gedrag van dergelijke niet-lineaire metamaterialen te simuleren rekenkundig duur (bijvoorbeeld transiënte directe numerieke simulaties) of de simulaties worden beperkt tot eenvoudige modellen (bijvoorbeeld met behulp van meerdere schalen, of de ‘harmonic balance method’). Het doel van het 4TU.High-Tech Materials-onderzoeksproject is tweeledig: (i) het ontrafelen van fysieke verschijnselen veroorzaakt door niet-lineariteiten in de microstructuur van lokaal resonante metamaterialen en (ii) het ontwikkelen van efficiënte rekenmodellen voor hun analyse.

Nieuwe dynamische kenmerken Hyper-elastische en visco-elastische materialen worden veel gebruikt in structurele verbindingen die functioneren als elastische veren en/of dempers. Sinds het eerste ontwerp van een lokaal resonant metamateriaal zijn rubberen

Figuur 2: Lineaire en niet-lineaire (neo-Hookean) lokale interactiekrachten versus rek in lokaal resonante metamaterialen

35 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


ONDERZOEK

Figuur 3: Eendimensionaal model van een metamateriaal met niet-lineaire interne resonatoren

coatings gebruikt om de zachtheid te bieden die vereist is om de zware inclusie in het gastheermateriaal te laten resoneren. In dat werk en in talrijke andere werken geïnspireerd door het interne resonantieverschijnsel waarbij rubber als koppelingselement is gebruikt, is de analyse echter beperkt gebleven

Afstelbaarheid

Het niet-lineair materiaalgedrag van rubberachtige materialen wordt gekenmerkt door een rekafhankelijke elasticiteitsmodulus, dat bijvoorbeeld wordt beschreven door een neo-Hookean materiaalmodel, geïllustreerd in figuur 2. Dit veroorzaakt een amplitude-afhankelijke frequentieverschuiving van akoestische en optische golftoestanden, en dus van de stopband. Deze eigenschap van niet-lineaire materialen maakt niet-lineaire fononische kristallen en lokaal resonante metamaterialen afstelbaar, omdat de transmissie/reflectie-eigenschappen van deze materialen kunnen worden gewijzigd door de ingangsamplitude te veranderen. Numerieke golfvoortplantingsana-

Figuur 4: Amplitude-afhankelijke transmissie van een niet-lineair lokaal resonant metamateriaal: het begin van afstelbaarheid

tot het lineaire regime van kleine oscillaties. In het kader van het 4TU.High-Tech Materials-onderzoeksproject ligt de focus op het niet-lineaire dynamische regime van hyper-elastische materialen, gekenmerkt door hun asymmetrische materiaalgedrag in druk en compressie.

Figuur 6: Schema van het mechanisme verantwoordelijk voor de tweede dempingszone met energie-uitwisseling als gevolg van ‘autoparametric resonance’

Figuur 5: Transmissieanalyse van een niet-lineair lokaal resonant metamateriaal met een tweede dempingszone

36 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

lyse van een eendimensionaal lokaal resonant metamateriaal (figuur 3) met lokale interactie gegeven door een onsamendrukbaar neo-Hookean materiaalmodel toont een frequentieverschuiving van de stopband naar hoge frequenties met de toename van de ingangsgolfamplitude (zie figuur 4). Hoewel een asymmetrisch materiaalmodel is beschouwd, dat wil zeggen versoepeling in uitrekking en verstijving bij compressie, is het verstijvingseffect sterker, wat het kenmerk van deze metamaterialen verklaart.


ONDERZOEK voor golfmanipulatie in het subgolflengte regime.

Niet-reciprociteit

Figuur 7: Niet-reciprook gedrag van een systeem samengesteld uit lineaire en niet-lineaire lokaal resonante metamaterialen die in serie verbonden zijn en onderworpen aan een frequentie Ω≈ωR

Figuur 8: Schema van dynamische numerieke homogenisatie geïmplementeerd om transiënte analyse van niet-lineair metamateriaal uit te voeren

Parametrische demping

In de dynamische analyse van het metamateriaal met niet-lineaire en asymmetrische lokale interactie van het neo-Hookean-type, werd een tweede dempingszone (of transmissieval) waargenomen bij voldoende hoge ingangsamplituden (zie figuur 5). Semi-analytische analyse met behulp van de methode van meerdere schalen is uitgevoerd en toonde aan dat er energie-uitwisseling tussen de primaire eigentoestand van de voortplantingsgolf en een subharmonische eigentoestand kan optreden boven een bepaalde kritische ingangsamplitude. Dit verklaart het nieuwe verschijnsel, dat te wijten is aan de zogenaamde ‘autoparametric resonance’ op het niveau van de

microstructuur (6). Boven een bepaald energieniveau wordt de primaire eigentoestand van de voortplantingsgolf met het frequentie-golfgetal (Ω,μ) onstabiel en wordt energie overgedragen naar de uitwijkgolftoestand bij de halve sub-harmonische frequentie van de primaire ingangsfrequentie (1⁄2)Ω (zie figuur 6). Dit brengt de respons van de oscillator naar zijn resonantiefrequentie. De aard van dit verschijnsel suggereert dat naar verwachting vergelijkbare dempingszones worden veroorzaakt onder specifieke omstandigheden, niet alleen voor een 2:1 frequentieverhouding. Dit nieuwe mechanisme om demping te induceren door het samenspel tussen niet-lineariteit en lokale resonantie is inherent af te stellen en biedt nieuwe mogelijkheden

De integratie van niet-lineariteiten vormt een manier voor het ontwerpen van materialen waarbij golftransmissie richtingsafhankelijk is (niet-reciproke materialen) en biedt nieuwe mogelijkheden voor de regeling van geluid en trillingen. In het kader van dit 4TU. High-Tech Materials-onderzoeksproject is een structuur ontworpen die bestaat uit twee verschillende metamaterialen, zoals weergegeven in figuur 7. Een metamateriaal met lineair resonerende inclusies (aan de linkerkant) is in serie gekoppeld met een metamateriaal met niet-lineaire resonerende inclusies (aan de rechterkant). Het ontworpen systeem werkt als een mechanische diode en biedt een niet-reciproke reactie rond een bepaalde frequentie Ω=ωR. Als de excitatiebron zich aan de linkerkant bevindt, wordt er geen golf naar het rechteruiteinde verzonden. Maar als de bron aan de rechterkant staat, wordt er wel een golfsignaal naar links verspreid. Dit is een resultaat van het genereren van een harmonische frequentie door het niet-lineaire metamateriaal. Dit systeem zou kunnen worden gebruikt in oplossingen voor onder meer signaalverwerking, beeldvorming en sensortechnologie.

Transiënte analyse via numerieke homogenisatie

Naast de nieuwe kenmerken veroorzaakt door niet-lineariteit in metamaterialen, zijn er efficiënte manieren nodig om transiënte voortplantingsanalyse van golven uit te voeren op structuren met een eindige afmeting. Homogenisatiemethoden, dat wil zeggen een klasse van meerschalige methoden gebaseerd op het nemen van gemiddelden, zijn krachtige hulpmiddelen bij de analyse van composietmaterialen en kunnen worden toegepast op de lokaal resonante metamaterialen om twee hoofdredenen. Ten eerste komen de buitengewone kenmerken van metamaterialen voort uit de effectieve eigenschappen van het composietmateriaal en niet van de losse bestanddelen ervan. Ten tweede is de belangrijkste eigenschap van de lokaal resonante metamaterialen hun subgolflengte-kenmerk, waardoor ze geschikt zijn voor homogenisatie. Onlangs zijn zowel analytische als numerieke

37 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


ONDERZOEK

Figuur 9: 1D niet-lineair metamateriaal geanalyseerd via numerieke homogenisatie en directe numerieke simulaties. Het volledig probleem, de macro- en de microschaal worden getoond. Een typische oplossing is afgebeeld voor twee niveaus van de hoeveelheid homogenisatie h. Een goede overeenstemming met de oplossing van de conventionele directe numerieke simulatie (DNS) kan worden waargenomen (8)

Figuur 10: Conceptueel schema van een apparaat met een niet-lineair metamateriaal dat in staat is om een instelbaar golfveld te genereren voor vibratie en akoestische controle

38 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


ONDERZOEK homogenisatieschema’s uitgebreid om micro-inertie op te nemen en complexe transiënte interacties mogelijk te maken. Wanneer complexe microstructuren gedetailleerd moeten worden gemodelleerd, kunnen numerieke homogenisatieschema’s worden gebruikt. Deze zijn doorgaans ook efficiënter dan de conventionele directe numerieke simulaties. In 2013 hebben Pham e.a. (7) het klassieke numerieke homogenisatieschema uitgebreid om micro-dynamica op te nemen. De numerieke implementatie was op dat moment echter beperkt tot een lineair elastisch lokaal resonant metamateriaal. In het kader van het 4TU.High-Tech Materials-onderzoeksprogramma werd het dynamische numerieke homogeniseringsschema met microscopische niet-lineariteiten, schematisch weergegeven in figuur 8, geïmplementeerd en werden transiënte numerieke simulaties uitgevoerd (8). Voor de validatie hiervan werd een eendimensionale versie van Liu’s lokaal resonant metamateriaal gekozen en de dynamica van het niet-lineaire metamateriaal werd beoordeeld onder vrije golfvoortplanting en transiënte structurele dynamische analyse van een eindige structuur (zie figuur 9). De resultaten bleken accuraat te zijn en tegelijkertijd is de simulatietijd aanzienlijk korter in vergelijking met de conventionele directe numerieke simulaties.

Figuur 11: Mechanisch prototype van een niet-lineair metamateriaal dat een parametrische demping kan veroorzaken

Op weg naar een nieuw metamateriaalontwerp

Het uiteindelijke doel van dit 4TU.HighTech Materials-onderzoeksproject is het ontwerpen van een lokaal resonant metamateriaal, dat subgolflengtemanipulatie laat zien met de nieuwe kenmerken veroorzaakt door lokale niet-lineariteiten en het realiseren van een daadwerkelijke toepassing in vibratie/ akoestische signaalfiltering (figuur 10). Daartoe wordt het eerste mechanische prototype ontworpen en zal het numeriek en experimenteel worden getest (zie figuur 11). In dit eerste prototype zal het niet-lineaire effect dat verantwoordelijk is voor parametrische demping worden veroorzaakt door geometrische niet-lineariteit binnen de lokale resonator. Dit levert een ‘proof of concept’ op. Het biedt daarnaast de mogelijkheid numerieke homogenisatie toe te passen op een complexer niet-lineair metamateriaalmodel.

Priscilla B. Silvaa, Tim van Nulanda, Thijs S. van Loona, Valentina Zegaa, Michael J. Leamyb, Marc G. D. Geersa en Varvara G. Kouznetsovaa a - Mechanics of Materials Group, Department of Mechanical Engineering Eindhoven University of Technology Eindhoven, The Netherlands b - George W. Woodruff School of Mechanical Engineering Georgia Institute of Technology Atlanta, GA, USA E-mail: p.brandao.silva@tue.nl v.g.kouznetsova@tue.nl De projectpagina is hier te vinden: https://www.4tu.nl/htm/en/newhorizons/metamaterials/

Delen van dit onderzoek zijn uitgevoerd in het kader van het 4TU.High-Tech Materials-onderzoeksprogramma ‘New Horizons in Designer Materials’ (www.4tu.nl/htm).

Referenties: 1 - Zhengyou Liu e.a., ‘Locally Resonant Sonic Materials,’ Science 289, nr. 5485 (8 september 2000): 1734–36. 2 - Jordan R. Raney e.a., ‘Stable Propagation of Mechanical Signals in Soft Media Using Stored Elastic Energy,’ Proceedings of the National Academy of Sciences 113, nr. 35 (2016): 9722–27.

5 - Xinxin Guo e.a., ‘Manipulating Acoustic Wave Reflection by a Nonlinear Elastic Metasurface,’ Journal of Applied Physics 123, nr. 12 (28 maart 2018): 124901. 6 - Priscilla B. Silva e.a., ‘Emergent Subharmonic Band Gaps in Nonlinear Locally Resonant Metamaterials,’ ingediend, 2018.

3 - Neel Nadkarni e.a., ‘Unidirectional Transition Waves in Bistable Lattices,’ Physical Review Letters 116, nr. 24 (13 juni 2016): 244501.

7 - K. Pham, V.G. Kouznetsova, en M.G.D. Geers, ‘Transient Computational Homogenization for Heterogeneous Materials under Dynamic Excitation,’ Journal of the Mechanics and Physics of Solids 61, nr. 11 (november 2013): 2125–46.

4 - R. Ganesh en Stefano Gonella, ‘Experimental Evidence of Directivity-Enhancing Mechanisms in Nonlinear Lattices,’ Applied Physics Letters 110, nr. 8 (20 februari 2017): 84101.

8 - Tim van Nuland e.a., ‘Transient Analysis of Nonlinear Locally Resonant Metamaterials via Computational Homogenization,’ ingediend, 2018.

39 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


Uitnodiging: NWO cross over call programma ‘Living in smart cities’ Graag nodigen wij u uit om mee te denken over een nieuw initiatief om te komen tot een duurzaam gebruik van materialen. Het betreft een zogenaamde cross over call, een nieuw programma van NWO dat ruimte biedt voor een onderzoeksprogramma, waarin verschillende disciplines samenwerken om tot bruikbare oplossingen te komen voor maatschappelijke thema’s. Wij willen met ons programma een belangrijke bijdrage leveren aan de realisatie van het Nederlands Klimaat Akkoord. Volgens dit akkoord moet de CO2-emissie voor de productie van materialen in 2030 met 8 Mton per jaar gereduceerd zijn. Het zal een serieuze inspanning vergen van alle betrokkenen om deze doelstelling te realiseren en er is geen tijd te verliezen. Om een grote impact te hebben willen we ons richten op de gebouwde omgeving, en de gedachte is dat de materialen beton en staal veel aandacht behoeven vanwege hun grote CO2-footprint. Nieuwe technieken voor sensoren en dataverwerking bieden mogelijkheden om de benodigde transformatie te realiseren. De maximale omvang van het programma is 15 miljoen euro; voor dat bedrag kunnen we een serieus programma met wetenschappelijk onderzoek starten. De bedoeling is dat er parallel gewerkt wordt aan de toepassing. De benodigde investering van industrie en overheidspartners is beperkt zodat er een serieuze multiplier van het geïnvesteerde geld is. De invulling van het programma moet nog worden bepaald en hangt af van de interesse en bijdrages van de deelnemende partijen. Het accent kan komen te liggen op design, productiemethoden, de ontwikkeling van versnelde testen, sensor-technieken, onderhoud, levensduurverlenging en recycling.

40 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

Er zijn twee sessies om de interesse van potentieel deelnemende partijen in kaart te brengen. In de workshops willen we graag achterhalen waar uw interesse naar uit gaat en wat u denkt te kunnen bijdragen in dit programma. U kunt zich aanmelden via de onderstaande links voor één of beide workshops.

Namens het organisatiecomité, Prof. dr. Daniel Bonn, Universiteit van Amsterdam

Meer informatie>

Brainstormsessie 1 Sensors & electronic devices d.d. 17.9.2018 Delft, van der Burghweg 1, 2628 CS Delft 12:30

Lunch & koffie

13:00

Welkom & Introductie Living in smart cities, Daniel Bonn (UVA)

13:15

Cross over call - werkwijze Harald kerp (M2i)

13:30

Sensors & electronics Jurriaan Schmitz (UT) & Willem van Driel (Signify/ TUD)

14:00

Sessies: sensors & electronics, Moderators M2i

15:00

Thee

15:30

Rapportage (plenair)

16:00

Synergie (plenair)

16:30

Wrap up & volgende stappen Daniel Bonn (UVA)

16.45

Brainstormsessie 2 Buildings, (infra)structure & cultural heritage d.d.18.9.2018 Delft, van der Burghweg 1, 2628 CS Delft 12:30

Lunch & koffie

13:00

Welkom & Introductie Living in smart cities, Daniel Bonn (UVA)

13:15

Cross over call - werkwijze Harald kerp (M2i)

13:30

Gebouwen, constructies & Cultureel Erfgoed Erik Slangen, Erik Slangen (TUD) & Johan Maljaars (TNO/ TU/e)

14:00

Parallel sessies: staal, beton & cultureel erfgoed Moderators M2i

15:00

Thee

15:30

Rapportage per groep (plenair)

16:00

Synergie tussen de groepen (plenair)

16:30

Wrap up & next steps Daniel Bonn (UVA)

16.45

Sluiting

Sluiting

Registreer>

Registreer>


luences & imp inf act

vironment En al

LIVING IN SMART CITIES SUSTAINABLE USE OF MATERIALS IN THE THIRD MILLENNIUM

CO2

MATERIALS Concrete and steel structures

Waste

Scarce materials in electronic devices DRIVERS > The carbon footprint and waste emissions are materials for use in structures and devices.

nic device ro

elect

itage her al

cult ur

> Aging of existing structures, growth in the use

s

of new combinations of materials in existing

work

f art so

significantly determined by manipulation of

applications and the introduction of engineering structures at difficult-to-reach - and thereby expensive-to-inspect & repair â&#x20AC;&#x201C; locations.

ru ng st ctures eri

eng ine

> Smarter cities - cities with more digitalization and connectivitiy - with a high standard of the wellness of its citizens. A living environment

sulation cap

terials ma

tures uc

infra-s tr

circular manner.

en

that is enjoyable, healthy and is organized in a

-l

e r s ct ur e tru

s

m u lti

ay

PROJECT AIM MINIMIZE RESOURCE INPUT AND WASTE EMISSIONS BY SLOWING AND CLOSING MATERIAL LOOPS > High valuation of structures stimulates proper caretaking

> Historical inner cities are not

> A major boost will come from

and extension of their lifetime.

preserved because they are practi-

re-use of materials as from the

cal in our modern way of life but

emergence of alternative materials.

because people highly appreciate

Closing material cycles without down

their esthetic and cultural value.

cycling is only possible if the behavior

That

is why it is important that

of the secondary materials in their

design and refurbishment is done in

subsequent applications or new

a way that elicits careful behavior.

functions are sufficiently understood.

Fig. Closing materials loop with cross-over of different disciplines circular models for waste prevention design strategies

circular business models future production processes

monitor and model degradation/ageing

Life-cycle analyses

41 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


AGENDA Architect@work 12 - 13 september 2018, Rotterdam www.architectatwork.nl

Composites Europe 6 - 8 november 2018, Stuttgart

Cross-over Call Workshops ‘Living in Smart cities’ 17 - 18 september, Delft www.m2i.nl

Surface 2018 13 - 15 november 2018, Den Bosch https://surfacecampus.nl/

Aluminium Next 20 september 2018, Veldhoven mikrocentrum.nl

Precisiebeurs 2018 14 - 15 november 2018, Veldhoven https://precisiebeurs.nl/

Tecnargilla 2018 24 - 28 september 2018, Rimini, Italië http://en.tecnargilla.it//

De Betondag 2018 15 november 2018, Doelen Rotterdam www.betondag.nl

Kunststoffen 2018 27 - 28 september 2018, Veldhoven https://kunststoffenbeurs.nl/

Formnext 2018 16 november 2018, Frankfurt a.M.

Aluminium 2018 9 - 11 oktober 2018, Düsseldorf www.aluminium-messe.com

Meeting Materials 2018 11 december 2018, Noordwijkerhout www.m2i.nl/

Nationale Staalbouwdag 2018 10 oktober 2018, Amsterdam nationalestaalbouwdag.nl/

43rd (ICACC19) 27 januari - 1 februari 2019, Daytona Beach, Fla. USA http://ceramics.org/

Lijmevent 2018 11 oktober 2018, Veldhoven https://lijm-event.nl/

Bouwbeurs 2019 4 - 8 februari 2019, Utrecht www.bouwbeurslive.nl/

Dutch Materials 2018 12 oktober 2018, Utrecht https://www.4tu.nl/htm/

Ulmer Betontage 19 - 21 februari 2019, Ulm, Duitsland www.betontage.de/

Industrietag Siliciumnitrid 23 - 24 oktober 2018, Dresden www.ikts.fraunhofer.de

MaterialDistict 12 - 14 maart 2019, Rotterdam http://materialxperience.nl/

Glasstec Europe 23 - 26 oktober 2018, Düsseldorf www.glasstec-online.com/

JEC World 2019 12 - 14 maart 2019, Parijs http://www.jeccomposites. com/events/jec-world-2019

Metavak 2018 30 oktober - 1 november 2018, Gorinchem

XVI ECerS Conference 16 - 20 juni 2019, Turijn http://ecers.org/

79th Conference on Glass Problems 2018 5 - 8 november 2018, Columbus, Ohio, VS

K 2019 16 - 23 oktober 2019, Düsseldorf www.k-online.de/

42 | INNOVATIEVE MATERIALEN 3 2018


INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018

43 | INNOVATIEVE MATERIALEN 4 2018


INNOVATIEVE MATERIALEN Innovatieve Materialen Innovatieve Materialen is een interactief, digitaal vakblad over nieuwe en/of innovatief toegepaste materialen in de civieltechnische sector, bouw, architectuur en design. Kerngedachte achter het blad is dat de materialensector tot dusver was ‘verzuild’ op basis van materiaalsoorten, waardoor veel kennis en kansen niet worden benut. Daar wil Innovatieve Materialen iets aan doen. Innovatieve Materialen verschijnt in digitale vorm zes keer per jaar. Abonnees ontvangen een bladerbare versie plus een downloadable pdf-editie. Beide versies zijn interactief, en bevatten hyperlinks en video’s. Uitgever: SJP Uitgevers: Postbus 861, 4200 AW Gorinchem. Tel. 0183 66 08 08 Vraag een gratis digitaal proefnummer aan: info@innovatievematerialen.nl

SJP Uitgevers Postbus 861 4200 AW Gorinchem tel. (0183) 66 08 08 e-mail: info@innovatievematerialen.nl

Digitaal

Innovatieve Materialen is een digitaal vakblad, wat logischerwijs de mogelijkheid geeft om meer informatie toe te voegen dan in een conventio­ neel papieren vakblad gebruikelijk is. Vaak wordt er bij de artikelen een koppeling gemaakt met een relevante website, achterliggende informatie, rapporten, videomateriaal en/of eerder verschenen artikelen.

Een digitaal abonnement in 2017 (6 uitgaven) kost € 39,50 (excl. BTW) www.innovatievematerialen.nl

IM32018  
IM32018