Innovatieve Materialen nummer 5 2019

Nummer 5 2019

‘CONCRETE CHOREOGRAPHY’ GIPSAFVALBOUWBLOK KLIMAATACTIEVE BAKSTENEN GEVELS LEVENDE STROOMKABELS BETON IN DE 21STE EEUW EERSTE 3D-GEPRINTE LICHTGEWICHT VOETGANGERSBRUG

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

4 Concrete choreography

Innovatieve Materialen is een uitgave van Civiele Techniek, onafhankelijk vaktijdUitgeverij schrift voor civieltechnisch SJP Uitgevers ingenieurs werkzaam in de grond-, weg- en waterbouw en verkeerstechniek.

Postbus 861 4200 AWopen Gorinchem De redactie staat voor bijdragen tel. (0183) 66 daartoe 08 08 contact van vakgenoten.

U kunt e-mail:opnemen info@innovatievematerialen.nl met de redactie. www.innovatievematerialen.nl

Een team van de Washington State University heeft een nieuw type bouwstenen ontwikkeld, gemaakt van laagwaardig bouwafval; gipsplaten om precies te zijn. Ze hopen daarmee afval te verminderen en tegelijkertijd materialen te maken voor betaalbare woningen.

Hoofdredactie: Gerard van Nifterik

Uitgeverij

Advertenties

SJP Uitgevers Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl Postbus 861

4200 AW Gorinchem Een digitaal abonnement tel. (0183) 66 08 08in 2019 (6 uitgaven) kost € 39,50 (excl. BTW) e-mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl KIVI-leden en studenten: € 25,- (excl. BTW) Een papieren abonnement in 2019 kostRedactie: € 65,- (excl. BTW) Zie ook:Bureau www.innovatievematerialen.nl Schoonebeek vof Hoofdredactie: Niets uitGerard deze uitgave mag worden van Nifterik verveelvuldigd en of openbaar worden door middel van herdruk, fotokopie, microfilm of op welke wijze dan ook, zonderAdvertenties voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl

Innovatieve Materialen platform:

Een digitaal abonnement in 2016 ir. Fred Veer, Ir. Rob (6Dr.uitgaven) kost €prof.

25,00 (excl.Nijsse BTW) (Glass & Transparency Research Group, TU Delft), dr. Bert van Haastrecht prof. Wim Poelman, dr. Ton Zie(M2I), ook: www.innovatievematerialen.nl Hurkmans (MaterialDesign), prof.dr.ir.

Jos Brouwers, (Faculteit Bouwkunde, Leerstoel Bouwmaterialen, TU Niets uit deze uitgave mag worden Eindhoven), prof.dr.ir.

Jilt Sietsma, verveelvuldigd en of openbaar worden (4TU.HTM/ Werktuigbouwkunde, door middel van herdruk, fotokopie, miMaritieme Techniek Technische crofilm of op welke wijze&dan ook, zonder Materiaalwetenschappen, 3mE); prof.dr. voorafgaande schriftelijke toestemming Pim Groen, (SMART Materials Aerospace van de uitgever.

Engineering (AE) TU Delft/Holst Centre, TNO), Kris Binon (Flam3D), Guido Verhoeven (Bond voor Materialenkennis/ SIM Flanders, Prof. Dr. ir. Christian Louter Institut für Baukonstruktion Technische Universität Dresden).

In samenwerking met het Origen Festival in Riom, Zwitserland, heeft een team van ETH Zürich negen betonnen zuilen gemaakt voor het zogenaamde Concrete Choreography-project: een verzameling 3D-geprinte, betonnen zuilen.

8 Gipsafvalbouwblok

16 Klimaatactieve bakstenen gevels

De oververhitting van stedelijke gebieden, het zogenaamde ‘urban heat island’-effect is in veel landen een groot probleem en de verwachting is dat dat probleem in de toekomst alleen nog maar zal groeien. Om die reden zullen architecten in de toekomst steeds meer aandacht moeten besteden aan de warmteopslagcapaciteit van de materialen en de thermisch reflecterende eigenschappen bij hun materiaalkeuze.

20 Levende stroomkabels

Een team van Belgische universiteiten en de TU Delft heeft aangetoond dat bepaalde bacteriën een extreem hoge elektrische stroom kunnen geleiden. Dat zou kunnen leiden tot revolutionaire nieuwe materialen en technologieën.

22 Beton in de 21e eeuw

Met de octrooien op Portlandcement in 1824 en gewapend beton in 1868 ontstond een van de meest toegepaste constructieve bouwmaterialen. Door diverse recente ontwikkelingen komt gewapend beton nu in de (civiele) bouw onder druk te staan.

Maar beton zal ook in de 21e eeuw een toonaangevend bouwmateriaal blijven dankzij innovaties die beton toekomstbestendig maken.

26 Eerste 3D-geprinte lichtgewicht voetgangersbrug

Royal HaskoningDHV, CEAD en DSM hebben een eerste prototype gemaakt van een 3D-geprinte lichtgewicht voetgangersbrug. De brug is geprint in een materiaal van thermoplastische kunststof gevuld met korte glasvezels (Arnite) die gecombineerd werd met continue glasvezels die later in het 3D-printproces worden toegevoegd.

Deze combinatie maakt het mogelijk om een brug te 3D-printen die heel sterk is, duurzaam en extreme veelzijdig is.

28 Smart Materials (part 5) Piezoelectric actuators: benders and stacks

Smart materials are everywhere, but often invisible or simply not recognized. This is the fith article in a series of eight, in which prof. Pim Groen will discuss the world of smart materials; this time Piezoelectric actuators; benders and stacks.

Piezoelectricity is the electric charge that accumulates in certain solid materials in response to applied mechanical stress and vice versa.

Pim Groen is professor of SMART Materials at Aerospace Engineering (AE) at Delft University of Technology (TU Delft) and Programme Manager of Holst Centre, TNO.

32 Enterprise Europe Network: New requests for partnership

Cover: Concrete Choreography. Foto: Angela Yoo, Digital Building Technologies, ETH Zürich, pagina 4

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

Foto: ZJA

European Steel Design Merit Award 2019 voor Startstation e-lijn Den Haag Het door ZJA ontworpen Startstation E-lijn in Den Haag heeft de prestigieuze European Steel Design Merit Award 2019 gewonnen. De award wordt elke twee jaar door de European Convention for Constructional Steelwork (ECCS) uitgereikt aan projecten waar staal op een inspirerende manier is toegepast.

Blikvanger van het station is de overkapping van de perrons, die bestaat uit gebogen glas en staal. Een overdekte looproute in de vorm van een expressieve luifel verbindt het nieuwe kolomvrije station met de hal van Den Haag Centraal. De RandstadRail stopt dichtbij de NS-stationshal, de overkapping van de halte loopt door, zodat reizigers snel en droog van het Startstation E-lijn naar

Den Haag Centraal kunnen. Het startstation bevindt zich langs de rand van het busplatform en hoog boven de Anna van Buerenstraat.

De RandstadRail bereikt het station via een lang viaduct. Deze voert de Rand­ stadRail tot meer dan twaalf meter boven maaiveld over het Bernhardviaduct naar het station.

Het ontwerp van de ruimtelijke overkapping is met behulp van een parametrisch computermodel tot stand gekomen en geoptimaliseerd. Hierdoor kon koud en enkelvoudig gebogen gelaagd glas met een vrijwel rechthoekige basisvorm gebruikt worden. Naast het voordeel van het toepassen van koud gebogen glas kon het materiaalgebruik van de

staalconstructie drastisch verminderd worden.

De realisatie van het Startstation E-lijn is door ProRail uitgevoerd, in opdracht van de gemeente Den Haag en aannemer BAM Infra NL was verantwoordelijk voor de bouw.

Constructeur: BAM Infraconsult, Knippers Helbig Advanced Engineering, Royal HaskoningDHV, Ney & Partners.

Aannemer: BAM Infra NL. Onderaannemer brug: Smulders. Onderaannemer overkapping: Jos van den Bersselaar Constructie, Kersten Europe. Onderaannemer glas: Brakel Atmos.

Meer bij ZJA>

1 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

Algen aan de muur De algen groeien van de koolstofdioxide in huis en leveren zo consumeerbare biomassa. De zestien cellen maken het mogelijk om elke dag algen te kweken en te eten.

Aan de voorkant van de cellen is een soort koraal-patroon aangebracht.

Naarmate de algen groeien veranderen de cellen van kleur van transparant naar donkergroen. Volgens de website van An symboliseert dat de revitalisering van door ‘koraalverbleking’ getroffen koraal: een wereldwijd fenomeen dat wordt veroorzaakt door klimaatverandering. http://ulr.im/pages/thecoral.html

Afgelopen zomer besteedde MaterialDistrict aandacht aan het werk van de Koreaanse ontwerper Hyunseok An, die een aan de wand gemonteerd bioreactorsysteem heeft ontwikkeld. Het systeem - The Coral - is bedoeld om eetbare algen te kweken voor consumptie, maar ook als design wandbekleding.

Het idee achter The Coral is dat algen een belangrijke rol zouden kunnen spelen voor ons ecosysteem en in de verduurzaming van de maatschappij. Ze halen bijvoorbeeld tien keer meer CO2 uit de lucht dan landplanten. Bovendien zijn ze dus te eten. De 1974 UN World Food Conference beschouwde algen zelfs als ‘het meest ideale voedsel voor de mensheid.’ Bovendien hebben de planten veel heilzame voedingsstoffen voor de mens, zozeer zelfs dat NASA algen gebruikt als voedingssupplementen bij toekomstige ruimtemissies. Verder zijn algen ook een veelbelovende grondstof voor het

2 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

ontwikkelen van materialen.

Het systeem is een aan de wand gemonteerde bioreactor, die uit zestien afzonderlijke vierkante cellen bestaat.

Video

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

Steenfabriek De Rijswaard BV te Aalst Nederland is een toonaangevende, innovatieve Hightech baksteenfabriek en heeft een productiecapaciteit van ruim 135 miljoen stenen per jaar. De Rijswaard is een zeer solide familiebedrijf en bestaat bijna 120 jaar. De Rijswaard Nederland heeft circa 45 mensen in dienst en heeft verkoopkantoren in Engeland, Duitsland en België Namens De Rijswaard willen wij in contact komen met kandidaten voor de functie:

Operationeel Manager Geeft leiding aan productie, onderhoud en logistiek Is verantwoordelijk voor efficiëntie, effectiviteit, veiligheid en milieu Geeft richting en inhoud aan productontwikkeling en - verbetering

Profiel:

HBO/WO (keramische) techniek / technische bedrijfskunde Ervaren leidinggevende in een vergelijkbare omgeving, Koersvaste, stevige persoonlijkheid Informatie: Theo Drissen 06 5432 4545 / t.drissen@leaufort.nl

09-05-17 13:19

NIEUWS

‘Concrete choreography’ Sinds de oudheid zijn zuilen gebruikt als architectonische elementen, vaak als symbool van harmonie, balans en proportie. Ze speelden daarmee zo’n belangrijke rol binnen de architectuur dat ze op zichzelf als kunstwerken worden beschouwd. In samenwerking met het Origen Festival in Riom, Zwitserland1, heeft een team van ETH Zürich negen betonnen zuilen gemaakt voor het zogenaamde Concrete Choreography-project.

Elke kolom is individueel ontworpen, 2,7 meter hoog en in 2,5 uur 3D-geprint van beton. Het proces werd ontwikkeld door het ETH Zürich, met de steun van NCCR DFAB (National Center of Competence in Research Digital Fabrication).

Studenten van de Master of Advanced Studies in Digital Fabrication and Architecture onderzochten met het Concrete

4 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

Axel Crettenand, Digital Building Technologies, ETH ZĂźrich

Choreography-project zowel de mogelijkheden van gelaagd extrusie-printen als de mogelijkheden van computional design en digitale fabricage voor toekomstige betonconstructies. Het nieuwe fabricageproces is gebaseerd op extrusie-systemen met grote robotarmen en maakt de productie van betonnen elementen mogelijk zonder bekisting. Dezelfde techniek werd eerder gebruikt voor delen van het DFAB House-project (Innovatieve Materialen 4, 2017).

Met de techniek kunnen bovendien unieke ontwerpen met complexe vormen volledig geautomatiseerd worden vervaardigd. Zo kunnen er holle betonconstructies worden geprint op een manier waarbij het materiaal alleen wordt gebruikt waar nodig, waardoor een meer duurzame benadering van betonarchitectuur mogelijk wordt.

1

Het Origen Festival Cultural is een cultureel annex muziek- en dansfestival dat sinds 2006 jaarlijks plaatsvindt in Riom in Oberhalbstein, Zwitserland.

Het is een van de grootste culturele evenementen in het kanton GraubĂźnden

Meer bij dbt.arch.ethz.ch>

Video

Foto: Angela Yoo, Digital Building Technologies

5 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

Eerste tiny house van biocomposiet Op 20 september is op het terrein van het Hondsrugcollege in Emmen het eerste tiny house opgeleverd dat gebouwd is van 100 procent biocomposiet. Tiny houses staan al langer in de belangstelling, omdat ze bijdragen aan minder CO2-uitstoot. Ze hebben minder bouwmateriaal nodig dan een gewoon huis.

Ze bestaan nu nog vaak uit traditionele bouwmaterialen die bijdragen aan de wereldwijde uitstoot van CO2. Met het project moet worden aangetoond dat biocomposieten niet alleen geschikt zijn voor isolatiematerialen, afdekprofielen en platen.

Maar ook dat biocomposieten in staat zijn dragende panelen en frame- en skeletbouwconstructies mogelijk te maken, die voldoen aan Nederlandse en Duitse bouw- en veiligheidsnormen.

Een samenwerkingsverband van kennisinstellingen en de industrie heeft de afgelopen twee jaar gewerkt aan de ontwikkeling van nieuwe technieken en biobased materialen, met name voor wandpanelen, dakbedekking en raamkozijnen.

Betrokken partijen: NHL Stenden Hogeschool, Drenthe College, het Hondsrugcollege, het Duitse Fiber Institute Bremen en de bedrijven Kuipers & Koersbouw/Bioframe, Millvision, KIEM, Hempflax, FIBY, Domesta en het Duitse Naftex Bron: NHL Stenden Hogeschool

Het project werd uitgevoerd binnen het initiatief ‘Green PAC’ en is gerealiseerd in het kader van het inmiddels afgeronde Duits-Nederlandse INTERREG V A-project ‘Bio-economie in de non-foodsector’. Het project werd ondersteund met middelen vanuit de Europese Unie, de deelstaat Niedersachsen, zeven Nederlandse provincies en het Nederlandse Ministerie van Economische Zaken en Klimaat.

Chip[s]board

De in Londen gevestigde ontwerpers Rowan Minkley en Robert Nicoll en wetenschapper Greg Cooper hebben Chip[s]Board ontwikkeld, een biologisch afbreekbaar materiaal, gemaakt van industrieel aardappelafval dat ongeschikt is voor consumptie.

De oprichters werkten in een hele reeks ontwerp- en fabricageprojecten en werden geïnspireerd door het feit dat enorm veel materialen na een korte levensduur totaal geen waarde meer hebben en als afval worden weggegooid. Om een oplossing voor dit probleem te vinden, zochten ze naar een nieuw materiaal dat, als het wordt afgedankt, niet de enorme milieu-impact zou hebben als het huidige, conventionele materiaal.

Chip[s]board maakt bio-plastics en bio-plastic composieten op basis van aardappelen. Beide komen op de markt onder de productnaam Parblex. Parblex Plastics zijn doorschijnende, pure of vezelversterkte bioplastics voor uiteenlopende industrieën binnen de mode- en interieurontwerpsector. Het materiaal is geschikt voor spuitgieten, 3D-printen, frezen en andere industriële verwerkingstechnieken. www.chipsboard.com>

6 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

Ioniqa, een spin-off bedrijf van de TU/e, ontwikkelde een manier om eindeloos plastic te recyclen

Kabinet benoemt TU/e spin-off Ioniqa tot Nationaal Icoon Ioniqa - een spin off van TU Eindhoven is benoemd tot een van de drie Nationale Iconen 2019. De prijs is bestemd voor Nederlandse innovaties die zowel wereldwijde problemen oplossen als bijdragen aan de Nederlandse economie.

Naast Ioniqa, de TU/e spin-off die een manier bedacht om plastic eindeloos te recyclen, werden ook Inreda Diabetic (kunstalvleesklier) en Hiber (satellietnetwerk HiberBand) door het kabinet benoemd tot Nationale Iconen.

De drie winnaars werden op 24 september door staatssecretaris Mona Keijzer van Economische Zaken en Klimaat (EZK) bekendgemaakt in het tv-programma De Wereld Draait Door.

Het bedrijf is gespecialiseerd in het creĂŤren van waarde uit PET-afval en gebruikt daarvoor eigen circulaire technologie.

Deze technologie kan 25 procent van de wereldwijde plasticproductie oneindig upcyclen. Dat gebeurt ook nog

op een energiezuinige manier, met een COâ‚‚-footprint die 75 procent lager is dan bij PET uit olie. Het proces is niet afhankelijk van de sterk fluctuerende olieprijzen; prijzen zijn daardoor relatief laag en stabiel. Ioniqa werkt samen met PET-producenten Indorama, Coca Cola en Unilever. Unilever wil in 2025 alleen nog maar herbruikbare plastic verpakkingen gebruiken. Het product biedt Nederland de kans om een betere leiderschapspositie te verwerven bij PET-recycling. Ook zijn er mogelijkheden om het (Europese) plastic afvalscheidingsproces te verbeteren. Bijvoorbeeld via een hub in de Rotterdamse haven met Nederland als circulair doorvoerland. De technologie is uit te breiden naar textielrecycling.

Het kabinet zal de drie Nationale Iconen de komende drie jaar helpen om hun ambities waar te maken. Zo krijgt Ioniqa staatssecretaris Stientje van Veldhoven als ambassadeur. Dit biedt toegang

tot een groot netwerk in binnen- en buitenland, helpt bij het vinden van financiering en nieuwe partners en geeft ondersteuning vanuit de overheid https://ioniqa.com/ Meer bij de TU/e>

Video

7 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

Gipsplaatafvalblok Een team van de Washington State University heeft een nieuw type bouwstenen ontwikkeld, gemaakt van laagwaardig bouwafval; gipsplaten om precies te zijn. Ze hopen daarmee afval te verminderen en tegelijkertijd materialen te maken voor betaalbare woningen.

Bouw- en sloopafval is wereldwijd een groeiend probleem. In de Verenigde Staten bijvoorbeeld verwijderden aannemers in 2014 534 miljoen ton afval, en dat was drie keer zoveel als in 2003.

Ondertussen neemt de productie van gipsplaten nog steeds toe met 3 procent in de VS en zelfs met 17 procent in China. Hoewel er steeds meer wordt gedaan om bouwmaterialen in het algemeen te recyclen, lopen laagwaardige gipsplaten daarin achter. Ze maken bijna de helft uit van niet-gerecycleerd bouwafval. En als ze op stortplaatsen terecht komen, breken de grondbacteriĂŤn het gips af, waarbij ze een schadelijk gas produceren.

In 2017 begon de Washington State University onder leiding van teamprofessor Taiji Miyasaka en adjunct professor en fabrication labs manager David Drake, met de ontwikkeling van gipsplaat-afvalblokken: zogenaamde Drywall Waste

8 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Blocks (DWB). De blokken zijn gemaakt van 80 procent gipsplatenafval en een bindmiddel dat op is gemaakt van industriĂŤle bijproducten.

De fabricage van een DWB-blok begint met het versnipperen van gips-

plaat-schroot dat rechtstreeks afkomstig is van bouw- of slooplocaties. Vervolgens wordt er water en cement aan toegevoegd waarna het materiaal bij hoge druk wordt verdicht. Zelfs de papieren coating van de gipsplaat kan direct in de mix worden verwerkt, waardoor de

Productieproces in een notendop. Credits: Taiji Miyasaka, David Drake, and Zaky Ramadhan; via architectmagazine.com

NIEUWS sterkte en isolatiewaarde van de blokken wordt verhoogd en op verwerkingskosten wordt bespaard. De blokken zijn waterdicht en lichter dan een gecomprimeerd blok aarde (compressed earth block, CEB), bakstenen of betonblokken.

Afgelopen zomer werd een prototypestructuur getoond als onderdeel van de tentoonstelling 'Make/Do: A History of Creative Reuse' in het Washington State History Museum.

De gipsplaat-afvalblokken wonnen dit jaar de R + D Awards 2019 van Architect Magazine.

Testmonsters. Bron: Taiji Miyasaka, David Drake, and Zaky Ramadhan; via architectmagazine.com

Meer bij de Washington State University> Contact: Taiji Miyasaka, professor, School of Design and Construction, tmiyasaka@wsu.edu

Project: Drywall waste blocks Projectteam: Washington State University, Pullman, Wash. Taiji Miyasaka, David Drake (hoofdonderzoekers); Fadil Zaky Ramadhan, Ping Fai Sze (onderzoeksassistenten) Financiering: AIA Upjohn Research Initiative Grant, Amazon Catalyst Grant, National Science Foundation I-Corps, Commercialization Gap Fund Speciale dank: Washington State University. Technische winkels van Voiland College of Engineering and Architecture; Centrum voor composietmaterialen en engineering

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 | 9 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019 Annual symposium Dutch Materials | 4TU.Joint Materials Science Activities | web application http://hightechmaterials.4tu.nl

Kaumerafabriek, Zwolle

Nieuwe grondstof uit afvalwater: Kaumera Op 2 oktober 2019 presenteerde een samenwerkingsverband van waterschappen, wetenschap en bedrijfsleven in Zutphen een nieuwe grondstof uit afvalwater: Kaumera Nereda Gum. Deze grondstof is volgens de betrokken partijen een duurzaam alternatief voor chemische grondstoffen en kan onder andere worden gebruikt als slimme coating voor zaden en mestkorrels, en als lijm- en bindmiddel en op vele andere manieren.

In Nederland komen twee grondstoffenfabrieken die als eerste ter wereld Kaumera produceren. De eerste is op 2 oktober in Zutphen geopend; de tweede volgt in 2020 in Epe. Het nieuwe proces zorgt volgens de ontwikkelaars voor 20 - 35 procent minder slibafval, minder CO2-uitstoot en een energiebesparing van 30 - 80 procent.

Het terugwinnen van Kaumera uit rest- en afvalwater vindt plaats binnen het Nationaal Alginaat OntwikkelingsProgramma (NAOP). In dit programma

10 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Het korrelslib dat tijdens het Nerada zuiveringsproces ontstaat, bevat een relatief hoog percentage Kaumera (NEO-alginaat). Deze grondstof is een waardevolle vervanging voor veel fossiele chemicaliĂŤn in verschillende sectoren, zoals de papierindustrie, textiel, landbouw en betonindustrie

NIEUWS werken Waterschap Vallei en Veluwe, Waterschap Rijn en IJssel, de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA), ingenieursbureau RoyalHaskoningDHV en de TU Delft nauw samen.

Sinds 2017 is biotechnologiebedrijf Chaincraft aangesloten voor het sluiten van de kringloop, namelijk voor het toepasbaar maken en op de markt brengen van Kaumera.

Combineren

Kaumera is een versterker en verbinder van eigenschappen. Kaumera kan water vasthouden maar ook afstoten. Hierdoor zijn toepassingen in bijvoorbeeld de land- en tuinbouw en de betonindustrie mogelijk. In beton zorgt Kaumera ervoor dat het beton niet te snel uithardt en scheurvorming wordt voorkomen.

Verder kan het fungeren als bindmiddel en lijmmiddel. Het is ook goed te combineren met andere grondstoffen, waardoor een composiet-materiaal kan worden gemaakt. Nieuwe toepassingen en mogelijkheden worden momenteel onderzocht.

Nerada

Nereda is een nieuwe, duurzame zuiveringstechnologie waarbij het reinigende, actief slib geen vlokken vormt, maar korrels. Hierdoor bezinkt dit slib veel sneller en makkelijker. De technologie heeft een hoog zuiveringsrendement, neemt weinig ruimte in beslag (geen grote bezinktanks nodig) en verbruikt relatief weinig energie.

Het korrelslib dat tijdens deze behande-

Kaumera Gum

ling van afvalwater wordt geproduceerd bevat een relatief hoog percentage Kaumera (vroeger NEO-alginaat genoemd).

Deze grondstof is een waardevolle vervanging voor veel fossiele chemicaliĂŤn in vele sectoren, zoals de papierindustrie, textiel, landbouw en betonindustrie.

De technologie is uitgevonden door de Technische Universiteit Delft en is ontwikkeld in een publiek-privaat samenwerkingsverband tussen de Universiteit, de Nederlandse Stichting voor Toegepast Wateronderzoek (STOWA), de Nederlandse Waterschappen en Royal HaskoningDHV.

Design

In 2018 hebben drie ontwerpers (Billie van Katwijk, Nienke Hoogvliet en Jeroen Wand) toepassingen voor Kaumera uitgewerkt in porselein, textiel en hout.

De resultaten waren te zien tijdens de Dutch Design Week 2018.

Kaumera> Nereda bij Royal HaskoningDHV>

MUDERNISM, een project van Billie van Katwijk, waarbij gebruik is gemaakt van Kaumera, van te zien tijdens de Dutch Design Week 2018

11 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

Nieuwe materialen met koolstofvezels, gemaakt van algen

Foto: Media TUM, Technische Universität München

Algen zouden weleens een belangrijke rol kunnen gaan spelen bij de ontwikkeling van bouwmaterialen met een lage CO2-footprint. Theoretische berekeningen zouden aantonen dat als de koolstofvezels worden geproduceerd uit algenolie, de productie van de innovatieve materialen op basis van diezelfde algen meer koolstofdioxide uit de atmosfeer halen dan er vrijkomt. Dat biedt kansen. De combinatie van zulke koolstofvezels en graniet of andere soorten hard gesteente maakt het bijvoorbeeld het mogelijk om een heel nieuwe klasse aan constructie- en bouwmaterialen te ontwikkelen. Een onderzoeksproject onder leiding van de Technische Universiteit van München (TUM) werkt nu aan de ontwikkeling van technologieën die daarvoor nodig zijn. Het Duitse federale ministerie van Onderwijs en onderzoek (Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF) heeft onlangs 6,5 miljoen euro ter beschikking gesteld om het onderzoek aan de TU München te financieren.

In het technische algencentrum aan de Ludwig Bölkow Campus van TUM ten zuiden van München worden snelgroeiende microalgen geteeld waarmee actief

12 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

het broeikasgas CO2 wordt opgeslagen in de vorm van biomassa. CO2 is voornamelijk gebonden aan suikers en algenolie en die kunnen weer worden gebruikt als grondstof voor een breed scala aan industriële processen.

Olie-vormende gisten produceren bijvoorbeeld gistolie uit de algensuiker, een grondstof voor duurzame kunststoffen.

Bovendien kunnen enzymen de gistolie splitsen in glycerine en vrije vetzuren.

De vrije vetzuren zijn voorlopers voor producten zoals hoogwaardige additieven voor onder andere smeermiddelen.

De glycerine kan worden omgezet in koolstofvezels.

In het verdere verloop van het TUM-project zullen de kunststoffen worden gecombineerd met de koolstofvezels tot composietmaterialen. Bovendien kunnen koolstofvezels en hard gesteente worden gebruikt in een proces van de industriële partner TechnoCarbon Technologies, die er nieuwe bouwmaterialen mee wil produceren. Zulke materialen zouden niet alleen een negatieve CO2-balans hebben, ze zijn ook lichter dan aluminium en sterker dan staal.

Meer bij de TUM>

E-scooter met een opstap van een composietmateriaal waarin graniet en koolstofvezels uit algen zijn geïntegreerd (Foto: A. Battenberg/TUM)

NIEUWS

‘Growing Design’: paddenstoelpaviljoen De Dutch Design Week (DDW, van 19 27 oktober in Eindhoven) presenteerde dit jaar acht ontwerptrends die volgens de organisatie momenteel de belangrijkste ontwikkelingen aangeven binnen de wereld van design. Eén daarvan was levende natuurlijke materialen.

Ontwerpers vinden allerlei creatieve manieren om biobased materialen te gebruiken voor een grote variëteit aan projecten. Zo wordt bio-restafval, als dennennaalden of koffiedik, omgezet in andere grondstoffen, maar wordt er ook gebruik gemaakt van levend materiaal.

En zo was Growing Design een van de trends die tijdens de DDW voor het voetlicht werd gebracht. Dat gebeurde onder meer in de vorm van het DDW-paviljoen op het Ketelhuisplein, dit jaar gerealiseerd door Nieuwe Helden uit Amsterdam. Zij ontwikkelden Growing Pavilion waarbij is uitgegaan van organisch materiaal als bouwmateriaal van de toekomst. Dit bouwwerk is volledig van organisch materiaal, helemaal gebouwd uit biobased materialen met een belangrijke rol voor groeiend mycelium.

Mycelium is het netwerk van alle draden van een schimmel/paddenstoel. Nadat

de schimmel zelf inactief gemaakt is, blijft er een fijnmazig netwerk over. De toepassing van dit mycelium-materiaal heeft veel mogelijkheden. Het is licht maar ook sterk en geschikt voor toepassing als bouwmateriaal.

Noorderwind.

Ontwerp: Pascal Leboucq in samenwerking met Krown.bio Concept: Pascal Leboucq – Lucas De Man – Company New Hero

Meer bij de DDW>

Veel meer over de Dutch Design Week 2020 in de volgende editie van Innovatieve Materialen

The Growing Pavilion is een project van Company New Heroes en Dutch Design Foundation.

Het team van The Growing Pavilion: Pascal Leboucq, Diana van Bokhoven, Emiel Rietvelt, Lucas De Man, Jasper van den Berg, Amber Bloos, Dona Popovici, Naomi Jansen, Anne Caesar van Wieren, Bente Konings, Wouter Goedheer, Bas van Rijnsoever, Isil Vos, Jip Verwiel.

The Growing Pavilion is gebouwd door Fiction Factory, Tentech en Buitink Technology. In samenwerking met Primum, HuisVeendam, ECO-board, Krown.bio, Braindrop, Impershield, Houthandel Looijmans, TenCate Outdoor Fabrics, Juro Coating, Botanic Bites, Sounding Bodies, BioBased Delta, Centre of Expertise Biobased Economy (CoEBBE), Natuurvezel Applicatie Centrum (NAC),

13 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

ONDERZOEK

Nieuw proces leidt mogelijk tot emissievrij cement MIT-onderzoekers zeggen een manier te hebben gevonden om de CO2-uitstoot van cementproductie te elimineren. De productie van cement is een belangrijke bron van broeikasgasemissies, goed voor ongeveer acht procent van de wereldwijde CO2-emissie.

Gewoon Portlandcement wordt gemaakt door kalksteen te malen en het vervolgens met zand en klei te verhitten, door het verbranden van steenkool. Het proces produceert kooldioxide op twee verschillende manieren: door het verbranden van de steenkool en door gassen die vrijkomen uit de kalksteen tijdens het verhittingsproces. De nieuwe methode van MIT zou beide bronnen drastisch verminderen.

Ten eerste zou in plaats van het gebruik van fossiele brandstoffen voor het verwarmingsproces schone, hernieuwbare bronnen kunnen worden ingezet.Ten tweede stelt MIT een nieuwe procesroute op basis van een elektrochemische. Hierin wordt gemalen kalksteen bij een elektrode opgelost in een zuur, waarbij zuiver CO2 vrij komt, terwijl bij de andere elektrode calciumhydroxide neerslaat als een vaste stof. Het calciumhydroxide kan vervolgens in een andere stap worden verwerkt in het cementproductieproces. Het koolstofdioxide kan vervolgens gemakkelijk worden afgevangen en gebruikt voor de synthese van hoogwaardige producten, zoals vloeibare brandstof.

Het onderzoek werd in september gepubliceerd in het tijdschrift PNAS in een paper van Yet-Ming Chiang, professor Materials Science and Engineering aan het MIT, met postdoc Leah Ellis, afgestudeerde student Andres Badel, en anderen.

Het artikel ‘Toward electrochemical synthesis of cement - An electrolyzer-based process for decarbonating CaCO3 while producing useful gas streams’ is online> Bron: MIT>

Demo-opstelling van het nieuwe MIT-proces. Kleurstoffen laten zien hoe zuur (roze) en base (paars) worden geproduceerd bij de positieve en negatieve elektroden. Een soortgelijk proces kan worden gebruikt om calciumcarbonaat (CaCO3) om te zetten in calciumhydroxide (Ca(OH)2), dat vervolgens kan worden gebruikt om Portland-cement te maken zonder uitstoot van broeikasgassen. Bron: MIT

14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

ONDERZOEK

‘Shaping transparent sand in sand’ Researcher Ivneet Singh (Ivneet Singh (TU Delft Architecture and the Built Environment) heeft onderzoek gedaan naar een nieuwe manier om glas te produceren om volledige transparante constructies te kunnen maken in grote openbare ruimtes. Juli 2019 verscheen zijn proefschrift onder de titel ‘Shaping transparent sand in sand; Fabricating topologically optimized cast glass column using sand moulds.’

Hij wist met zijn onderzoek de productietijd voor het maken van een dikke glazen kolom terug te brengen tot slechts een paar dagen, met behulp van moderne technieken zoals 3D-geprint zand voor gietmallen. Daarbij wordt niet alleen het energieverbruik en de carbon footprint van de productietechniek gereduceerd, maar het draagt ook bij aan een revolutionair nieuwe manier van denken over glas als bouwmateriaal. Ivneet werkt aan dit project binnen de Building Technology track van de Master Architecture, Urbanism, and Building sciences, onder begeleiding van docenten Faidra Oikonomopoulou en Serdar Asut.

Gewoonlijk wordt glas in de architectonische industrie gebruikt in de vorm van platen (floatglas). In de afgelopen jaren zijn echter ook bouwstenen van gegoten glas gebruikt voor het maken van een structurele muur dan wel gevel. Dat gebeurde onder meer in projecten als Atocha memorial (Spanje), Optical house (Japan) en crystal house (Amsterdam). De glazen bouwstenen werden in de projecten toegepast vanwege de hoge druksterkte.

nealing). Dit langzaam afkoelen van hete glazen voorwerpen nadat ze zijn gevormd is noodzakelijk om resterende interne spanningen tijdens de productie te verminderen. Hoe dikker het stuk glas, hoe meer tijd er nodig is om het element af te koelen. Om de annealingstijd te verkorten, is een van de meest veelbelovende oplossingen om een geoptimaliseerde geometrie te gebruiken die uit dunnere secties bestaat. Deze geoptimaliseerde geometrieën zijn meestal gebaseerd op spanning en knikbelasting van het betreffende element; daarom hebben ze een zeer dynamische geometrie.

Om deze geoptimaliseerde geometrieën te kunnen maken, is de inzet nodig van digitale fabricagetools en additieve productietechnieken (3D-printen). 3D-printen van glas bevindt zich nog in een zeer primitief stadium en wordt momenteel gebruikt voor het maken van artefacten in plaats van structurele elementen. Een alternatief om deze complexe vormen te fabriceren, is om de mallen te 3D-printen en vervolgens het glas daarin te gieten. Zulke 3D-geprinte zandmallen worden in de industrie al gebruikt om bijvoorbeeld betonplaten en stalen knooppuntverbindingen te gieten. Daarom richtte het onderzoek zich op de haalbaarheid van 3D-geprinte zandmallen voor het gieten van geoptimaliseerde structurele glasgeometrieën.

Als case werd een kolomontwerp genomen. Uit de experimenten bleek dat dit gegoten glas - dat een druksterkte heeft die vergelijkbaar is met die van staal - een perfect materiaal is voor een structuur die alleen op druk worden belast.

Gegoten glas heeft onder meer vanwege die druksterkte voordelen ten opzichte van floatglas, maar de reden voor beperkt gebruik ervan in de industrie is te wijten aan de afkoeltijd (an-

Het volledige artikel ‘Shaping transparent sand in sand,’ is online>

15 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

ONDERZOEK

Klimaat-actieve bakstenen gevels Bouwmaterialen hebben een grote impact op het microklimaat van steden. De oververhitting van stedelijke gebieden, het zogenaamde ‘urban heat island’-effect is in veel landen een groot probleem. De verwachting is dat het probleem in de toekomst relevanter zal worden ten gevolge van klimaatverandering en verdichting van bestaande steden. Studies1 tonen bijvoorbeeld aan dat bakstenen gevels met een lage reflectie de warmtebelasting op voetgangers overdag met 26 procent kunnen verminderen in vergelijking met zwaar geïsoleerde wanden. Experimenten met natte bakstenen muren zouden aantonen dat de oppervlaktetemperatuur van de muur gedurende de dag 5 °C lager is dan de omgevingstemperatuur2.

Om die reden zullen architecten in de toekomst steeds meer aandacht moeten besteden aan de warmteopslagcapaciteit van de materialen en de thermisch reflecterende eigenschappen bij hun materiaalkeuze.

Ongeveer 30 procent van de wereldbevolking woont in bakstenen gebouwen en volgens voorspellingen zal dit percentage blijven stijgen. Bakstenen hebben voordelen. Ze zijn robuust en duurzaam, waterbestendig en hebben een hoog draagvermogen.

Baksteenproductie wordt steeds verder geoptimaliseerd en daardoor zijn in de afgelopen jaren de geluids- en thermische isolatie-eigenschappen meer en meer verbeterd. Tot dusver is echter nog maar winig onderzoek gedaan naar de klimaateffecten van baksteenmaterialen en hun potentieel om het microklimaat in de steden te verbeteren.

Binnen het Adaptive Brick-onderzoeksproject van de TU München, geleid door Philipp Molter, universitair hoofddocent aan de leerstoel Design and Building Envelopes (Lehrstuhl für Entwerfen und Gebäudehülle), onderzoekt een onderzoeksteam het gebruik van benatte massieve stenen als onderdeel van het

16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

klimaat-effectieve gevels. Doel is het effect van stedelijke hitte-eilanden te verminderen.

Het team onderzoekt of met benatte, klimaatadaptieve gevels het stedelijke microklimaat kan worden verbeterd.

De studie bestaat uit twee delen: veldmetingen en simulaties.

Met een experimentele gevelopstelling zijn met verschillende irrigatiescenario’s en onder verschillende omgevingscondities de oppervlaktetemperaturen en het verdampings/koelingseffect onderzocht.

De resultaten laten zien dat natte bakstenen gemiddeld 7 °C lagere oppervlaktetemperaturen kunnen hebben dan droge. Ook beïnvloedt de kleur van de stenen de temperatuurcurve, waarbij het verschil van 5,4 °C tussen licht en donker gekleurde werd waargenomen.

Een rode baksteen met gaten vertoonde bijvoorbeeld de koelste temperaturen, waarschijnlijk omdat hij de laagste dichtheid, een hoog waterabsorptievermogen en dus ook de sterkste verdampingskoeling had.

Na de eerste reeks tests gaan de wetenschappers er nu van uit dat baksteeneigenschappen porositeit, waterabsorptiegedrag en kleur, in combinatie met het effect van verdampingskoeling, specifiek kunnen worden gebruikt om de oppervlaktetemperatuur van gebouwen te verlagen en zo kunnen bijdragen aan het oplossen van het probleem van stedelijke hitte-eilanden. Momenteel doet het team onderzoek naar een betonnen irrigatiesysteem voor integratie in klimaat-adaptieve, bakstenen gevels.

Ata Chokhachian, Perini, Dong & Auer, 2017 2 He & Liu, 2012 1

Meer bij de TUMünchen> Meer over klimaatgevels bij de TU Delft>

nce rgest confere The world’s la ic on the top and exhibition

14–15 NOVEMBER 2019, MATERNUSHAUS, COLOGNE, GERMANY

pictures from left to right © Source: Coperion | nova-Institut | Flaxwood | Trilon | Sulapac | Bioblo Spielwaren | Coperion | Amorim

The BIOCOMPOSITES CONFERENCE COLOGNE is the world‘s largest conference and exhibition on the topic. This conference offers you the unique opportunity to gain a comprehensive overview of the world of biocomposites in Cologne.

Conference Manager

The conference at a glance: • More than 250 participants and 30 exhibitors expected • Markets & Sustainable Circular Economy • Innovative raw materials for biocomposites – Wood, natural fibres and polymers • Market opportunities for biocomposites in consumer goods (such as music instruments, casing and cases, furniture, tables, toys, combs and trays) as well as rigid packaging • Latest development in technology and strategic market positioning • Trends in biocomposite granulates for injection moulding, extrusion and 3D printing

Dominik Vogt Phone: +49(0)2233-48-1449 dominik.vogt@nova-institut.de

• Latest developments in construction and automotive

Organiser:

Sponsor Innovation Award:

www.nova-institute.eu

www.coperion.com

Vote for the Innovation Award “Biocomposite of the Year 2019”! www.biocompositescc.com

MAKE IT MATTER

MAKE IT MATTER De rubriek MAKE IT MATTER wordt in samenwerking met MaterialDistrict (MaterialDistrict.com) samengesteld. In deze rubriek worden opvallende, en/of interessante ontwikkelingen en innovatieve materialen uitgelicht.

Pindaplaat Kokoboard Peanut Shell is een biocomposietplaat gemaakt van afval-pindaschillen. De pindaschillen worden met een formaldehydevrije lijm heet geperst tot spaanplaten. Het kost relatief weinig energie op de platen te maken. Het verlaagt bovendien de CO2-uitstoot, omdat boeren een alternatief krijgen voor het verbranden van oogstafval. Peanut Shell is volgens de fabrikant beter bestand tegen vocht en vuur dan soortgelijke houtconcurrenten en kan worden gebruikt voor vloeren, plafonds en muren, meubels en andere houtproducten.

Meer bij MaterialDistrict>

Akoestische turfpanelen Deze akoestische turfpanelen uit Finland zijn gemaakt van 85 procent vormgeperst turf en 15 procent gerecycled PET-plastic, gekleurd met verf op waterbasis. Turf is in Finland een beproefd materiaal met een eeuwenoude geschiedenis. Bij verwerking tot een akoestisch materiaal wordt oppervlakteturf een esthetisch hoogwaardig product met prima akoestische eigenschappen. Het materiaal kan in elke vorm worden geperst.

Het bedrijf biedt verschillende ontwerpen aan met reliĂŤf voor aan de muur en lichte tinten.

Meer bij MaterialDistrict>

Govaplast Govaplast is een soort kunsthout dat kan dienen als vervanging voor hout en beton. Het is gemaakt van 100 gerecycled plastic (HDPE, LDPE en PP in een specifieke verhouding). Het materiaal wordt omgezet in solide, hoogwaardige gerecyclede kunststofprofielen, zoals palen, platen, planken, balken en terras- en hekwerksystemen. Het kunststof is extreem duurzaam en sterk en kan zowel binnen- als buiten worden toegepast. De planken kunnen na gebruik worden gerecycled.

Meer bij MaterialDistrict>

18 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

MAKE IT MATTER Starpath Het luminescente aggregaatmateriaal in Starpath absorbeert en slaat gedurende de dag energie op uit omgevingslicht (UV-stralen) en geeft deze energie ‘s nachts vrij, waardoor de deeltjes gloeien. Het materiaal gloeit tot zestien uur na een lading en de deeltjes gaan minimaal twintig jaar mee.

Meer bij MaterialDistrict>

‘De Duurzame Tegel’ ‘De Duurzame Tegel’ is een duurzame bestratingstegel gemaakt met de as die overblijft na het verbranden van huishoudelijk afval. Om de as geschikt te maken voor hergebruik, worden metalen, zoals ijzer, zink en koper, verwijderd. Daarna wordt de as schoongemaakt en blijft er granulaat achter, dat wordt gebruikt om de tegels te maken. ‘De Duurzame Tegel’ is ontwikkeld door de Nederlandse afvalverwerkingsbedrijven AVR en Mineralz (onderdeel van Renewi) en tegelfabrikant De Hamer.

Meer bij MaterialDistrict>

Good plastic plate De Good plastic plate is een handgemaakt product gemaakt van 100 procent gerecycled en herbruikbaar plastic. Volgens de producent is het een onderhoudsvriendelijk, milieuvriendelijk, en duurzaam materiaal. De platen hebben een standaard afmeting van 1x1 m en een dikte variërend van 5 tot 30 mm.

Er zijn varianten met een glossy oppervlak, semi-glossy en met een matte afwerking. Het patroon van het paneel kan naar wens worden aangepast.

Meer bij MaterialDistrict>

Flash-luminium Flash-luminium is een iriserende en reflecterend materiaal op aluminium. Het is een vormbaar kleurrijk zwart materiaal dat in een flits in een regenboog verandert.

Meer bij MaterialDistrict>

19 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Levende stroomkabels Een team van Belgische universiteiten en de TU Delft heeft aangetoond dat bepaalde bacteriën een extreem hoge elektrische stroom kunnen geleiden. Dat zou kunnen leiden tot revolutionaire nieuwe materialen en technologieën.

Wetenschappers van de Universiteit Antwerpen, de Technische Universiteit Delft en de Universiteit Hasselt hebben bacteriën ontdekt van wel een centimeter lang die leven op de zeebodem en een geleidend vezelnetwerk bevatten dat te vergelijken is met de koperen kabels die worden gebruikt om elektriciteit te transporteren. Die sterk geleidende vezels leiden mogelijk tot revolutionaire nieuwe materialen en technologieën.

Het onderzoek is inmiddels gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, onder de titel ‘A highly conductive fibre network enables centimetre-scale electron transport in multicellular cable bacteria.’

Kabelbacteriën zijn micro-organismen die bestaan uit duizenden cellen op een rij, samen ruim een centimeter lang.

20 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019 Onderzoek toont aan dat er elektrische stromen door de zeebodem lopen, en alle gegevens wijzen erop dat kabelbacteriën deze stromen opwekken en geleiden.

Het multidisciplinaire team van biologen, chemici en fysici ontwikkelde een procedure om één enkele ‘bacteriedraad’ uit een zeebodemstaal te isoleren en bevestigde dit microscopische filament (50 keer dunner dan een mensenhaar) aan een zelfgemaakte opstelling met minuscule elektroden. De resultaten waren verbluffend. De onderzoekers stelden vast dat er een sterke stroom door deze dunne kabelbacterie liep.

Bacteriële stroomkabels

Via geavanceerde microscopie zag men dat er in de celwand een parallel netwerk van vezels loopt, over de hele lengte van de bacterie. Het team slaagde erin stapsgewijs celmateriaal te verwijderen, tot uiteindelijk alleen nog de vezelstructuur achterbleef. Toen die vezelstructuur op de elektrodeopstelling werd geplaatst, zagen de onderzoekers opnieuw sterke stromen, wat aantoont dat het vezelnetwerk in de celwand wel degelijk de geleidende structuur is.

Maar dat was niet de enige verrassing.

De elektrische metingen toonden aan dat de vezels een extreem hoge elektrische stroom aankunnen, die goed te vergelijken is met de stroomdichtheid in de koperdraden van onze huishoudtoestellen. Nog spannender is dat de geleidbaarheid van de vezels ongewoon hoog is, met waarden van meer dan 20 S cm-1, waarmee ze niet moeten onderdoen voor de laatste nieuwe geleidende polymeren die in flexibele

zonnepanelen of vouwbare telefoons worden gebruikt.

Projectpartijen

Bacteriële smartphones

• Het Departement Biologie,

Volgens het onderzoeksteam is de ontdekking van de sterk geleidende vezels in kabelbacteriën des te opmerkelijker omdat alle bekende biologische materialen (zoals eiwitten, koolhydraten, lipiden of nucleïnezuren) zeer slecht geleidend zijn. Deze geleidende vezels openen dan ook de deur naar tal van mogelijkheden voor nieuwe materialen en technologieën. Zo zouden biologische materialen met uitzonderlijke elektrische eigenschappen de materiaalwetenschap en de elektronica ver voorbij hun huidige grenzen kunnen duwen. ‘Het gebruik van biomaterialen in de elektronica is een actief onderzoeksgebied, bijvoorbeeld om biologisch afbreekbare componenten te ontwikkelen en zo het elektronische afvalprobleem (‘e-waste’) aan te pakken. Een andere mogelijke toepassing is in de gezondheidszorg, waar implanteerbare diagnostische en therapeutische apparaten gedurende een bepaalde periode hun werk zouden kunnen doen, om vervolgens langzaam in het lichaam te verdwijnen. Dat zou bijvoorbeeld weer kunnen leiden tot de ontwikkeling van medische implantaten of smartphones die uitgerust zijn met minuscule geleidende draden van geleidende kabelbacteriën.

•

• •

•

UAntwerpen, België (teamleider: prof. Filip Meysman) De Departementen Fysica en Biologie, UHasselt, Diepenbeek, België (teamleider: prof. Jean Manca) Het Departement Chemie, UAntwerpen, België (teamleider: prof. Karolien De Wael) De Departementen Biotechnology, Bionanoscience en Quantum Nanoscience, TU Delft, Nederland (teamleider: prof.

Herre van der Zant) Het onderzoek werd uitgevoerd met de steun van het Vlaamse Fonds Wetenschappelijk Onderzoek (FWO), de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de Europese Onderzoeksraad (ERC).

Meer bij de TU Delft> Het artikel is online> Video

21 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Innovaties maken beton toekomstbestendig

Beton in de 21e eeuw Lekkende krimpscheuren in een betonwand

Met de octrooien op Portlandcement in 1824 en gewapend beton in 1868 ontstond een van de meest toegepaste constructieve bouwmaterialen. Door diverse recente ontwikkelingen komt gewapend beton nu in de (civiele) bouw onder druk te staan. Maar beton zal ook in de 21e eeuw een toonaangevend bouwmateriaal blijven dankzij innovaties die beton toekomstbestendig maken.

Het traditionele beton met geribde wapening blijkt in diverse toepassingen niet aan alle eisen te voldoen. De aantasting van wapening in het beton beperkt de levensduur. Scheurvorming in bijvoorbeeld tunnels heeft negatieve invloed op de waterdichtheid. Ook staat de (beschikbaarheid van) grondstoffen voor beton ter discussie. Gebruik van beton in de toekomst vraagt dan ook om aanpassingen in zowel ontwerpen, materialen als in de realisatie. En er gebeurt al veel op dat gebied. Deze innovaties, gericht op het toekomstbestendig maken van beton, zijn in ontwikkeling of al toegepast:

• • • • • • • • •

krimparm beton; bacteriën in beton; vezelbeton; hybride gewapend beton; constructieve versterking met koolstof; wapeningsalternatieven; alkalisch geactiveerd-/geopolymeer beton; gerecyclede content materiaalbesparing door hoogwaardige engineering.

22 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Krimparm beton

Het krimpen van beton door verharding en/of uitdroging is een van de belangrijkste oorzaken van scheurvorming.

Aan beton zijn additieven toe te voegen die het krimpproces verminderen of compenseren. Ondanks de potentie van deze materialen is de toepassing hiervan in Nederland nihil. Veelal blijft de krimpreductie bij het samenstellen van beton beperkt tot het toepassen van cement met lage hydratatiewarmte en het reduceren van water en cement in het betonmengsel.

Voor krimparm beton zijn er in principe twee type middelen beschikbaar. Dit zijn zogenoemde zwellers (swelling agents of SA) en krimpreduceerders (shrink reducing agents of SRA). Het reduceren of compenseren van krimp helpt scheurvorming beperken of voorkomen, waardoor de constructies waterdichter en duurzamer worden. De kans dat wapening in beton wordt aangetast is bij scheuren namelijk het grootst.

Een zweller (SA) is een stof die aan beton wordt toegevoegd en zwelt in de ver-

hardingsfase; hoe meer zweller er wordt toegevoegd, hoe meer zwel optreedt.

In principe zou alle verhardingskrimp gecompenseerd kunnen worden en zelfs een voorspanning gecreëerd kunnen worden om bijvoorbeeld uitdrogings- of thermische krimp te compenseren. SA is geen hulpstof, maar is onderdeel van het uithardingsproces. Er is echter meer onderzoek nodig om de effectiviteit van zwellers definitief te kunnen vaststellen.

Van krimpreduceerders (SRA) is meer bekend over de werking en de effectiviteit. Deze compenseren tot 50 procent van de uitdrogingskrimp door de poriën waaruit het water verdampt te versterken zodat deze minder ‘inzakken’ bij het uitdrogen. Voor constructies die kunnen uitdrogen, zoals tunnels en parkeerkelders, kan dit scheurvorming voorkomen of aanzienlijk beperken. Gezocht wordt naar projecten waarbij tests met krimp­ reduceerders gedaan kunnen worden.

Na een succesvolle introductie van SRA en SA kan in de toekomst worden nagedacht over het combineren van beide producten om krimpscheurvorming in veel gevallen te kunnen uitsluiten.

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Bouwput Groninger Forum met staalvezel onderwaterbeton

Bacteriën in beton

Op de TU Delft zijn bacteriën ontwikkeld die ervoor zorgen dat scheuren in beton vanzelf herstellen. Wanneer er een scheur in het beton ontstaat, komen de bacteriën ‘tot leven’ en zetten materiaal af in de scheur die daardoor als het ware dicht slibt. Dit is dus een actieve vorm van ‘self healing’ dat in specifieke omstandigheden ook zonder bacteriën optreedt, zij het in mindere mate. Net als voor SRA geldt voor bacteriën in beton dat het tijd is om te gaan testen in diverse projecten om praktijkervaring op te doen.

Vezelbeton

Het ligt voor de hand om bij vezelbeton in eerste instantie te denken aan de toepassing van kunststofvezels of staalvezels. In de civiele bouw worden micro- (kunststof) vezels al vaker gebruikt dan staalvezels. Er bestaan echter ook glasvezels, aramide- of basaltvezels die voor specifieke toepassingen interessant kunnen zijn. Micro- (kunststof) vezels kunnen de samenhang van beton

ten behoeve van de uitvoering verbeteren, plastische krimp voorkomen en de brandbestendigheid verhogen. Het is een misverstand dat microkunststofvezels een noemenswaardige toename van de treksterkte van beton in de verharde fase bewerkstelligen; daarvoor zijn staalvezels of macrokunststofvezels veel geschikter. De staalvezeltechniek heeft in het afgelopen decennium sterk ontwikkeld. Er zijn inmiddels staalvezels beschikbaar die er voor zorgen dat het beton na scheuren sterker is dan daarvoor. Ook zijn er verzinkte vezels en RVS vezels beschikbaar die voorkomen dat er roestpuntjes op een betonwand ontstaan. Staalvezels worden in de civiele bouw vooral toegepast in onderwaterbeton. Bijvoorbeeld bij het project Groninger Forum.

Een ander, hardnekkig misverstand is dat staalvezels beton aantasten doordat er geen dekking aanwezig is. Doordat de vezels slechts 1 mm doorsnede hebben kan bij corrosie het beton niet weggedrukt worden, waardoor de vezel zichzelf al bij enkele millimeters dekking pacifieert. De toepassing van staalvezelbeton

in wasplaatsen, laadkuilvloeren en bij pompstations laten geen doorgaande aantasting van het vezelbeton zien. Wel kunnen er roestvlekken op het betonoppervlak ontstaan. Wanneer staalvezels om die of andere redenen niet gewenst zijn kunnen glasvezels, basalt-, aramide-, of PVA-vezels een oplossing bieden, deze zijn minder effectief dan vezels van staal.

Constructief rekenen aan staalvezelbeton kan op basis van bijvoorbeeld de Nederlandse CUR 111 richtlijn of de CEB FIP Modelcode 2010; de voorloper van de Eurocode die naar verwachting in de volgende versie een hoofdstuk over staalvezelbeton zal krijgen.

Hybride gewapend beton

Het combineren van (staal)vezelbeton en traditioneel gewapend beton is zeer effectief gebleken. Het overgrote deel van de bedrijfsvloeren in grote ware­ houses wordt hiermee uitgevoerd, omdat vloeren zonder dilataties gerealiseerd kunnen worden met zeer geringe scheurvorming. Vloeren zonder dilataties van 100.000 m2 zijn hierbij zonder meer mogelijk.

23 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

3D-eindige-elementen berekening van een windturbine fundatie

In de civiele bouw zijn de eerste windturbine fundaties al hybride gestort. Er is bijvoorbeeld in de 260 m lange voegloos uitgevoerde keldervloerconstructie van de Boerenweteringgarage in Amsterdam, hybride gewapend beton succesvol toegepast.

Toepassing van vezelbeton gecombineerd met traditionele wapening heeft een zeer gunstig wederzijds effect. De wapeningsstaven voorkomen dat scheuren een wijdte kunnen krijgen waarbij vezels uit beton kunnen worden getrokken. Het vezelbeton voorkomt splijten van het beton rond de ribbels van het wapeningsstaal, waardoor de verankeringslengte afneemt. Het resultaat is meer sterkte en minder scheurwijdte bij toepassing van minder staal.

Constructieve versterking met koolstof

Bij bijvoorbeeld een bestaande brug of viaduct kan de in de tijd toegenomen belasting ervoor zorgen dat het kunstwerk constructief niet meer voldoet. Door op het beton bijvoorbeeld koolstof lamellen te verlijmen kan de moment- en dwarskrachtcapaciteit worden verhoogd, waardoor de constructie weer jaren mee kan.

Deze techniek is bijvoorbeeld succesvol toegepast bij de Nijkerkerbrug.

24 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Wapeningsalternatieven

Niet het beton, maar de wapening in het beton maakt in de meeste gevallen dat beton een eindige levensduur heeft.

Constructies onder extreme omstandigheden (maritiem/chemie) of met een gewenste levensduur van 100 jaar of langer, kunnen ook met ‘bars’ van koolstof-, basalt- of glasvezel gewapend worden. Wijde scheuren zijn dan geen probleem, omdat deze bars niet corroderen en daarmee het beton niet aantasten (betonrot).

Alkalisch geactiveerd beton en geopolymeerbeton

Beton wordt hard doordat cement met water reageert tot cementsteen. De Portlandcementproductie is verantwoordelijk voor circa zeven procent van de wereldwijde CO2-uitstoot, waardoor cement in de toekomst als materiaal onder druk komt te staan. Het is ook mogelijk om een gesteente te maken met water, activator en bindmiddelstof in plaats van cement.

Als bindmiddelstof kan vliegas of hoogovenslak gebruikt worden, maar ook materialen als vulkanisch as, fijn gemalen baksteen, baggerslib, gemalen afvalslakken of afvalstromen die vrijkomen bij het maken van metalen. Het alkalisch geactiveerd beton en geopolymeerbeton dat dan ontstaat kan op basis van een

goede samenstelling nagenoeg dezelfde eigenschappen verkrijgen als het huidige cementbeton.

Gerecyclede content

Door de ontwikkeling van materiaalpaspoorten, schaduwprijzen en LEED en BREEAM certificeringen in het kader van duurzaamheid neemt de vraag naar beton met gerecyclede content toe. Medio 2050 zou nagenoeg 100 procent van de content van beton uit een gerecyclede bron moeten komen. Ten aanzien van bindmiddel doet Nederland het al best goed, omdat er veel hoogovencement en vliegas wordt toegepast. De percentages gerecycled zand en grind zullen echter gaandeweg omhoog moeten.

Dit vereist een betere scheiding van betonpuin en beëindiging van gebruik als wegfundatie. Dit vraagt nog wel om nader onderzoek. Bijvoorbeeld naar het brandwerendheid aspect. Ook zullen de betonindustrie en de betonverwerkers oplossingen moeten vinden om dergelijk beton goed te kunnen verwerken. Meer kwaliteitsborging zal daarvoor zeker nodig zijn.

Materiaalbesparing door hoogwaardige engineering

In de periode dat gewapend beton werd ontwikkeld waren materialen schaarser dan arbeid. In de vorige eeuw is ieder-

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019 een er aan gewend geraakt dat materiaal alom beschikbaar is. In de toekomst zal er echter weer moeten worden gezocht naar mogelijkheden om materiaal te besparen. Bij de engineering van windturbinefundaties bijvoorbeeld kan door het geautomatiseerd uitvoeren van hoogwaardige berekeningen 25 tot 40 procent aan materiaal worden bespaard.

Zeker bij betonconstructies met veel repetitie of grote afmetingen is deze businesscase te overwegen. Die leidt bovendien tot een duurzamere oplossing.

Voor veel onderwerpen in de circulaire transitie geldt dat er niet één alomvattende oplossing is. Zo ook voor beton. Er zal in de gehele keten gezocht moeten worden naar mogelijkheden om beton efficiënter en duurzamer toe te passen. In de 21e eeuw komen de echte innovaties pas van de grond als partijen samenwerken. Wanneer opdrachtgevers, adviseurs, leveranciers en aannemers de handen ineen slaan zal beton ook in de 21e eeuw toekomstbestendig blijken.

Ing. Niki Loonen, senior adviseur ABT

Met koolstof lamellen versterkte brugliggers

25 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Eerste 3D-geprinte lichtgewicht voetgangersbrug Royal HaskoningDHV, CEAD en DSM hebben een eerste prototype geproduceerd van een 3D-geprinte lichtgewicht voetgangersbrug. De brug is geprint in een materiaal van thermoplastische kunststof gevuld met korte glasvezels (Arnite)- die kan worden gecombineerd met continue glasvezels die later in het 3D-printproces worden toegevoegd. Deze unieke combinatie maakt het mogelijk om een brug te 3D-printen die heel sterk, duurzaam en extreem veelzijdig is.

Om een 3D-geprinte brug te kunnen bouwen, zocht Royal HaskoningDHV samenwerking met DSM, pionier in 3D-printmaterialen en CEAD. CEAD levert en ontwikkelt 3D-printtechnologie

26 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

met de focus op grootschalig printen met composietmaterialen. Deze samenwerking zorgt voor een verschuiving in de manier van denken over de vorm en functionaliteit van bruggen in de sa-

menleving. Bruggen van vezelversterkte kunststof (VVK) staan al langer bekend om hun langere levensverwachting en lagere levenscycluskosten in vergelijking met stalen bruggen. Hier wordt nu voor

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019 of onmogelijk werden beschouwd om met de bestaande productiemethoden te produceren, zijn nu wel mogelijk met 3D-printing.

3D-printen is in de loop der jaren sterk geëvolueerd. Dit prototype van deze 3D-geprinte brug toont dat er enorme stappen gezet worden om de toekomst van deze industrie te veranderen, niet alleen door de bouw te versnellen, maar ook door het productieproces kosten- en tijdbesparend te maken ten opzichte van huidige composiet productiemethoden.

De technologie is ontwikkeld voor precies dit soort industriële toepassingen, waardoor ze duurzamer en makkelijker te produceren zijn.

Circulaire economie Ontwerpen die voorheen als uitdagend of onmogelijk werden beschouwd, zijn nu wel mogelijk met 3D- printing

het eerst gebruik gemaakt van een nieuwe 3D-printtechnologie, die het mogelijk maakt om op grote schaal vezelversterkte thermoplastische onderdelen te printen.

Sensoring

Door sensoren in het ontwerp op te nemen, kan er een ‘digital twin’ van de brug gebouwd worden. Deze sensoren kunnen het onderhoud voorspellen en optimaliseren, de veiligheid waarborgen en de levensduur van bruggen verlengen. Het kan ook nieuwe functionaliteiten bevatten, zoals het monitoren van vitale milieuaspecten en het verbeteren van het besluitvormingsproces voor onderhoud en inspectie via dynamische real time rapporten over de toestand van de brug.

De combinatie van de expertise op het gebied van generatief ontwerpen en voorspellende modelleringstechnieken van de drie partners vergroot de ontwerpvrijheid. Het zorgt ook voor een efficiënter brugontwerp, waar enkel het materiaal wat daadwerkelijk nodig is wordt gebruikt.

de brug worden verbeterd en zo nieuwe waarde leveren voor nationale, regionale en lokale overheid.

Het gebruik van een materiaal als Arnite heeft grote voordelen voor de bouw van bruggen. In vergelijking met bruggen van traditionele materialen zoals staal of beton, kunnen deze bruggen veel duurzamer zijn en meer flexibiliteit bieden bij het ontwerpen door gebruik te maken van recycleerbare materialen. De ontwerpen die voorheen als uitdagend

Dit project is een goed voorbeeld van hoe bedrijven in Nederland samenwerken om een voortrekkersrol te vervullen in de transitie naar circulariteit. Royal HaskoningDHV is de brugontwerper, CEAD heeft de grootste composiet 3D-printer ontwikkeld en DSM levert het innovatieve composietmateriaal en een jarenlange kennis van additive manufacturing. DSM, Royal HaskoningDHV en CEAD werken ook samen aan voorspellende modellering om materiaal en printproces te optimaliseren.

Maurice Kardas, Royal HaskoningDHV

Nieuwe technologie en nieuw materiaal

Door het samenbrengen van de nieuwe printtechnologie met het nieuwe thermoplastische materiaal, kan de 3D-printingstrategie geoptimaliseerd worden en de mechanische eigenschappen van

Door middel van sensoren kan het onderhoud worden voorspeld en geoptimaliseerd, de veiligheid worden gewaarborgd en de levensduur verlengd

27 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Smart Materials, Part 5

Piezoelectric actuators : benders and stacks Smart materials are everywhere, but often invisible or simply not recognized. This is the fith article in a series of eight, in which prof. Pim Groen will discuss the world of smart materials; this time piezoelectric actuators.

Piezoelectricity is the electric charge that accumulates in certain solid materials in response to applied mechanical stress and vice versa.

Pim Groen is professor of SMART Materials at Aerospace Engineering (AE) at Delft University of Technology (TU Delft) and Programme Manager of Holst Centre, TNO. 28 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

An piezoelectric actuator uses the inverse or converse piezoelectric effect.

If a charge is applied to the piezoelectric materials a deformation of the material occurs. This can be used as an actuator.

In figure 1 several varieties are presented. On the left there is the bulk actuator which consists of monolithic piezoceramics. This ceramic might also contain internal electrodes to make the multi­layer actuator. The actuators can provide very high forces up to kilo-newtons but typically show relative small displacements.

In fact, 50 microns is rather a lot. On the other hand there are the bimorph actuators which consist of two piezo plates glued together, creating a bending mode if one of the two plates is actuated. This will provide much more displacement but also much lower forces.

Let’s start with the bulk actuator (figure 2). This is a block of piezoceramics, poled in the 3 direction and with electrodes on top and at the bottom. The electromechanical properties can be described by the constitutive equation like discussed before.

At zero stress, so for a free moving actuator T equals zero.

The strain S is now the product of the piezoelectric charge constant d33 multiplied by the electrical field. At zero strain - so when the displacement of the actuator is blocked - we find the blocking force of the actuator. So the stress T is the electrical field multiplied by d33 divided over the compliance.

This last factor d33 over s33 is e33: this is piezoelectric stress constant (figure 3).

Now some simple calculations can be made (see figure 4): The maximum electrical field which can be applied on piezoelectric actuator is 2kV/mm.

Furthermore, the d33 for a typical PZT material is 500 Coulomb per newton or pm per volt.

Figure 1. Piezoelectric actuators

Figure 2 & 3. Bulk actuators; d33 mode

So we now arrive at a maximum strain of 0.1%. This is an important number; it’s a simple quantity showing what a piezo­ electric actuator can do.

If this strain is multiplied by the length of the actuator, this will result in the maximum stroke.

The same thing can be done for stress.

The piezoelectric stress constant is mul-

Figure 4: Practical modes of operation

29 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019 tiplied with the electric field as shown at the previous slide. If we now fill in the numbers we end up with a stress of 50 N per square millimeter. Again this a number of importance. If this number is multiplied with the cross section of the actuator we have the blocking force.

Now the maximum stroke and the blocking force have been calculated which makes it possible to construct the force stroke diagram with the actuator line (figure 5).

This makes it possible to discuss the structural line.

For a stiff structure a relative high force is required. This is the structural line shown in (a).

For a compliant structure we find the structural line (c). It shows a large displacement and a low force.

If the actuator stiffness and the stiffness of the surrounding mechanical structure are the same, we arrive at structural line (b). This is also the line where the optimal energy transfer is obtained by the impedance matching.

Figure 6 shows this calculated for a stack of 9 by 9 millimeter and different heights.

So the max blocked force is 4 kN and the displacement is dependent of the stack height; in this case up to 80 micrometer.

Now it’s interesting to look at the voltage which is needed to use these actuators.

In a well-known application for diesel injection, an actuator which has a stroke of 30 micron is required (figure 7). So an actuator of 30 mm length will do the job. We did notice earlier an electric field of 2 kV per mm will be needed. So 60 kV would be necessary to drive this actuator.

The conclusion is now simple: this is not going to work.

The solution is in the multilayer. This is the multilayer actuator which can be seen a stack of thin actuators on top of each other.

A typical layer thickness in a multilayer actuator is 100 microns. Now you see that one only needs 200 V to drive this actuator.

Figure 6: In practice

Figure 7: Multilayer actuators

Figure 9 shows some real piezoelectric actuators of different suppliers. And this can be seen inside these actuators: thin ceramic layers separated by the electrode layers.

Figure 9 also shows how the internal electrodes are connected.

One electrode on a ceramic layer extends to the left side and Figure 8: Multilayer actuators

Figure 5: Actuator in line: force-stroke diagram

30 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Figure 9: Multilayer: interdigitated electrodes

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019 the electrode on the ceramic layer above extends to the right side. The electrode can now be connected to the outside world to drive the actuator. This is called interdigitated electrodes.

But what to do when more displacement is needed?

The answer is: use some form of mechanical amplification.

Figure 10 shows a so-called amplified piezoelectric actuator: the APA. In this form an external elliptical shell is placed around the multilayer actuator which magnifies the movement along the short axis which comes from the movement along the long axis. The consequence is that you are trading in force for movement.

(It’s important to realise that the resonance frequency now is lower. This resonance frequency we will be discussed in the sensor part.)

Figure 10: Mechanical amplification

The other solution to make more displacement is by using a so-called piezolectric bimorph (figure 11). In this case two piezoelectric plates are glued together which are both poled in the 3 direction. This is called a parallel bimorph. Figure 11 also shows some products of bimorphs which are on the market.

Size here are in the centimeter range.

Figure 12 shows some typical properties of bimorphs. The length varies between 5 and 40 mm.

Notice the deflection increases with the length of the bimorph up to about one millimeter. At the same time the blocking force decreases with the length. For short bimorphs forces up to about 2 N can be reached. Finally, the force is proportional with the width of the bimorph.

Figure 11: Piezoelectric benders: bimorphs

Finally figure 13 shows how the piezoelectric bimorph or bender is in real. The two piezo-plates with gold plated electrodes which are needed for soldering. In the middle the is a C-fiber plate for reinforcement. And on the outside there in an extra flexible electrode and finally a coating. This is the simple bimorph.

Figure 12: Biomorphs: properties

Missed one of thethe preceeding articles?

Click on the article above for the previously published parts.

Figure 13: Piezoelectric bender: 33 layers stacked

31 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

ENTERPRISE EUROPE NETWORK

Enterprise Europe Network (EEN) helpt bedrijven bij internationale ambities Het Enterprise Europe Network (EEN) is een initiatief van de Europese Commissie dat ondernemers ondersteunt bij het zoeken van partners om te innoveren en ondernemen in het buitenland. Het Enterprise Europe Network bestaat uit meer dan 600 organisaties in ruim 60 landen.

Databank

Elk bedrijf kan haar aanbod en/of vraag in de vorm van een profiel laten opnemen in een databank. Vervolgens wordt het bedrijf onder de aandacht gebracht in het land waarin zij actief wil worden en tegelijkertijd kan ook zelf naar partners worden gezocht. EEN-adviseurs helpen actief bij het opstellen van het profiel, dat in een bepaald format wordt opgesteld. Op de EEN-websites staan ook buitenlandse bedrijven die Nederlandse bedrijven en organisaties zoeken voor commerciële of technologische samenwerking. De EEN adviseurs ondersteunen bij de zoektocht naar een samenwerkingspartner door de contacten binnen het netwerk actief in te zetten. Daarnaast worden regelmatig Company Missions en Match Making

Events georganiseerd. Al deze diensten zijn kosteloos.

Er zijn vijf soorten profielen: • Business Offer:

het bedrijf biedt een product aan

• Business Request:

Video: Hoe werkt Enterprise Europe Network

het bedrijf zoekt een product

• Technology Offer:

het bedrijf biedt een technologie aan

• Technology Request:

het bedrijf zoekt een technologie

• Research & Development Request:

de organisatie zoekt samenwerking voor onderzoek

Het kan ook voorkomen dat een bedrijf zowel een Business Offer als een Business Request heeft (of een andere combinatie). In dat geval worden er twee (of zelfs meer indien van toepassing) profielen gemaakt.

In het profiel wordt de meest essentiële

informatie over de aard van het aanbod of vraag opgenomen, het ‘soort’ partner dat men daarbij beoogt en de verwachtte samenwerking.

Zodra duidelijk is welk type profiel(en) men wenst voor haar organisatie kan de EEN adviseur het proces van het opstellen van een profiel starten en het binnen korte tijd gepubliceerd hebben in de database.

Ondernemingen kunnen rechtstreeks bij EEN terecht met vragen over het opnemen van een bedrijfsprofiel in de EEN-database. Voor duurzaam bouwen en de creatieve industrie is ir. drs. Hans Kamphuis de contactpersoon: T: +31(0)88 042 1124 M: 06 25 70 82 76 E: hans.kamphuis@rvo.nl Voor materialen is Nils Haarman de contactpersoon: T: +31(0)88 062 5843 M: 06 21 83 94 57 E: nils.haarman@rvo.nl Voor meer informatie kan men terecht op de websites van het Enterprise Europe Network: www.enterpriseeuropenetwork.nl http://een.ec.europa.eu

32 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

ENTERPRISE EUROPE NETWORK The Enterprise Europe Network Materials Database: Request for partnership: October 2019.

Intrested? contact hans.kamphuis@rvo.nl>

Austrian company is looking for joining techniques to bond foam or natural rubber with wood

An Austrian company is developing a yoga mat with wood applications. The mat consists of a basic material on which the wood is applied. The basic material of the mat is foam or natural rubber. The company is looking for a solution to fuse or bond the two materials. Partners from industry or academia are sought under commercial agreement with technical assistance or technical cooperation.

Turkish company is looking for composite production technology with 3D weaving techniques

A Turkish company produces fabrics for women’s clothing; it also has deep knowledge and experience especially in the production of elasticated trousers and shirting fabrics. They are looking for a composite production technology with 3D weaving techniques that will allow complex-shaped structure production. In this way, the amount of material to be used, the amount of waste and processes are reduced. The company looking for partners under a research cooperation agreement.

Lithuanian manufacturer of structural products from fibre reinforced polymers (FRP) is looking for distributors and offering subcontracting services

The perspective Lithuanian company is manufacturing structural products from fibre reinforced polymers (FRP). The company specializes in advanced technology and provides modern production lines by offering a variety of their products: reinforcing bars and nets, structural/pultruded profiles and posts for the fences. The company is looking for distributors or can also act as a subcontracting unit.

UK (Scotland) SME requests flexible heat retention material for hydraulic hoses

A UK (Scotland) SME is looking for a flexible heat retention material that can be applied to hydraulic hoses. The material should be rugged and able to retain heat within the hose even in below freezing ambient temperatures. The company is looking to partner preferably via a technology cooperation agreement.

33 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

ENTERPRISE EUROPE NETWORK The Enterprise Europe Network Materials Database: Request for partnership: October 2019.

Intrested? contact hans.kamphuis@rvo.nl>

Looking for biodegradable material producers to develop a paper stirrers dispenser for vending machine applications

A major Italian company active in the vending machines production is looking for a paper or biodegradable material producer to develop a new type of paper stirrers dispenser, to replace plastic stirrers. The partner would join in the project under a technical or research cooperation agreement.

Thermal insulation technologies sought for electric vehicle battery pack housing

A Spanish (Catalan) company specialised in design and manufacture of thermal, thermo-acoustic and electromagnetic insulations for automotive industry, is looking for technologies to thermally insulate the battery pack housing to optimize the performance of electric vehicles batteries and guarantee the protection of the passengers in case of thermal runaway inside the battery. The company is looking for collaboration in the form of research cooperation, technical cooperation or license agreement.

[Eureka/Eurostars2] Seeking partners to cooperate development of coating materials and products for smart windows

A Korean SME is looking for partners to collaborate on a Eurotars2 project proposal. The project aims to develop and improve adhesive coating technology and display printing industrial technology in the field. Thus, the company is looking for partners related to energy efficiency in building by submitting a proposal of Eureka and Eurostars2 under research cooperation agreement.

Italian company is looking for laser technologies for cutting special lens filters

A small dynamic Italian company has a leading position in a niche market for architectural light projectors and special lens filters (called ‘gobos’) to create indoor and outdoor decorative scenes for events, brand promotion etc. They ares looking for laser based techniques to improve the precision and speed in cutting gobos lenses by customising an existing solution or by collaborating in the development of a new machine under a technical or commercial agreement with technical assistance.

34 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

CONFERENTIE

10 december 2019; Leeuwenhorst, Noordwijkerhout

M2i’s 22nd Meeting Materials Elevator Pitches

Ook dit jaar organiseert M2i de Elevator Pitch-sessie. MKB-bedrijven of start-ups die zich bezighouden met materiaalontwikkeling worden uitgenodigd om aan deze sessie deel te nemen. Een unieke kans om de aandacht van een zeer divers publiek te trekken met een presentatie van 90 seconden.

Expositie

Alle deelnemers aan de Elevator Pitch kunnen tijdens de duur van de conferentie hun producten en diensten in de centrale hal tonen.

Wat in 1997 begon als een jaarlijkse bijeenkomst voor de Nederlandse materialenwetenschapsgemeenschap, bestaande uit een tiental onderzoekers, studenten en industriële partners is uitgegroeid tot een levendig evenement over materiaalinnovaties. Dit jaar verwachten de organisatoren opnieuw meer dan 300 deelnemers, vertegenwoordigers van MKB-bedrijven, gerenommeerde industriële bedrijven, internationale universiteiten en onderzoeksinstituten.

Onderwerpen • • • • • • •

Education in Materials Science Integrated Systems, Digital Future Special Steels Multiscale simulation techniques for metal forming Joining Technology Sustainability & Circular Economy Medical Materials & 3D Printing

Interesse?

Stuur uw input per e-mail naar conference@m2i.nl.

Registratie

Registratie is verplicht en kosteloos. Ga voor meer informatie over het programma en registratie naar www.m2i.nl.

Het programma bestaat uit interessante workshops en presentaties en uiteraard veel mogelijkheden om netwerken uit te breiden.

Deelname aan Meeting Materials is gratis en toegankelijk voor iedereen die geïnteresseerd is in materiaalontwikkeling.

De conferentie is een gelegenheid om te leren over de nieuwste inzichten en ontwikkelingen op het gebied van innovatieve en slimme materialen en manieren waarop deze materialen economische vooruitgang en een duurzame samenleving kunnen stimuleren. Deze dag wordt mede georganiseerd met 4TU.High Tech Materials en ondersteund door de Bond voor Materialenkennis (BvM).

35 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

AGENDA Betondag 2019 14 november 2019, Rotterdam

Swissbau 2020 14 - 18 januari 2020, Basel

Biocomposites 14 - 15 november 2019, Keulen

EuroTech RILEM PhD School Concrete Life Cycle: From Cradle to Grave 12 - 15 januari 2020, Haifa

Greenbuild 2019 19 - 20 november 2019, Atalanta

Swiss Plastics Expo 2020 21 - 23 januari 2020, Luzern

Formnext 19 - 22 november 2019, Frankfurt

Domain Driven Design Europe 2020 3 - 7 februari 2020, Amsterdam

Glass industry fair 20 - 23 november 2019, Poznan

1st International Conference on Cellulose Fibres 11 - 12 februari 2020, Keulen

European Aluminium Congress 2019 25 - 26 november 2019, Dusseldorf

Solids Zürich 2020 12 - 13 februari 2020, Zürich

GlassPrint 2019 Conference 27 - 28 november 2019, Düsseldorf

Living Materials 2020 12 - 14 februari 2020, Saarbrücken

European Bioplastics Conference 2019 3 - 4 december 2019, Berlijn

Maintenance Dortmund 2020 12 - 13 februari 2020, Dortmund

Bio-Based Stakeholder Forum 4 december 2019, Brussel

Ulmer Beton Tage 2020 18 - 22 februari 2020, Ulm

Waste Build 2019 5 - 6 december 2019, Amsterdam

MaterialDistrict Rotterdam 10 - 12 maart 2020, Rotterdam

Meeting Materials 2019 10 december 2019, Noordwijkerhout

ESEF 2020 17 maart 2020, Utrecht

Euroguss 14 - 16 januari 2020, Nürnberg

Fensterbau frontale 2020, 18 - 21 maart 2020, Nürnberg

INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

NIEUWS

MaterialDistrict Rotterdam goes circular Nederland is in 2050 volledig circulair.

Dat staat in Rijksbrede programma Nederland Circulair in 2050 van het kabinet Rutte II dat in september 2016 werd gepresenteerd. Het ‘Take, Make, Waste’-model van de lineaire economie zorgt voor veel milieuproblemen, van klimaatverandering tot plastic soep in de oceanen. Daarom moet dit model worden omgevormd naar het ‘Make, Use, Return’-model voor een circulaire economie.

Ook MaterialDistrict heeft duurzaamheid hoog in het vaandel. Omdat alles binnen de ruimtelijke vormgeving is gemaakt van materialen, is er op dit gebied veel winst te behalen door over te stappen op duurzame materialen. Daarom introduceert MaterialDistrict tijdens het jaarlijkse driedaagse materiaalevenement MaterialDistrict Rotterdam (17-19 maart 2020, Rotterdam Ahoy) de zogenaamde Innovation Route. Op deze route laten bedrijven (materiaal) innovaties zien die circulair (‘Circulariteit’), energieopwekkend of -besparend

(‘Energietransitie’), of goed voor de algehele gesteldheid zijn (‘Wellbeing’), zodat R&D- en designprofessionals uit alle sectoren van de ruimtelijke vormgeving op de hoogte is van de laatste duurzame materialen.

17 - 19 maart 2020| AHOY, Rotterdam Registreer nu voor een gratis toegangsticket op Rotterdam.MaterialDistrict.nl>

37 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2019

Innovative Materials, the international version of the Dutch magazine Innovatieve Materialen, is now available in English. Innovative Materials is an interactive, digital magazine about new and/or innovatively applied materials.

Innovative Materials provides information on material innovations, or innovative use of materials. The idea is that the ever increasing demands lead to a constant search for better and safer products as well as material and energy savings. Enabling these innovations is crucial, not only to be competitive but also to meet the challenges of enhancing and protecting the environment, like durability, C2C and carbon footprint.

By opting for smart, sustainable and innovative materials constructors, engineers and designers obtain more opportunities to distinguish themselves.

As a platform Innovative Materials wants to help to achieve this by connecting supply and demand.

Innovative Materials is distributed among its own subscribers/network, but also through the networks of the partners. In 2019 this includes organisations like M2i, MaterialDesign, 4TU (a cooperation between the four Technical Universities in the Netherlands), the Bond voor Materialenkennis (material sciences), SIM Flanders, FLAM3D, RVO and Material District.