Techniek heeft alles te maken met materialen
KIJK OP <
Door de groei van de wereldbevolking en de steeds snellere innovatie, is het wereldwijde materiaalverbruik in de afgelopen eeuw met een factor 34 toegenomen tot 100 miljard ton/jaar. Daarbij is materiaalverwerking en -gebruik verantwoordelijk voor 70% van de uitgestoten broeikasgassen. Bovendien houden we steeds meer van slimme apparaten. Helaas vereist deze slimheid het gebruik van zogeheten zeldzame materialen. Niet verwonderlijk dus dat streng, maar ook vol verwachting wordt gekeken naar materiaaldeskundigen als het gaat over de opwarming van de aarde en andere maatschappelijke uitdagingen. Guido Verhoeven Foto: SIM
Miniaturisatie heeft ons inmiddels van de micro- naar de nanotechnologie gebracht zodat er steeds minder materiaal nodig is om steeds meer functionaliteit te garanderen. Zo zijn mobiele telefoons ondertussen zo licht in gewicht, dat de vraag om ze nog kleiner te maken al lang plaats heeft gemaakt voor de roep naar steeds grotere schermen. Het sterk groeiend besef van de eindigheid van de hoeveelheid beschikbare grondstoffen doet circulariteit, in combinatie met total cost of ownership, ingang vinden in de industrie. Gekende strategieën daarin zijn onder andere ‘design for recycling’, ‘fail safe’ en ‘safe life’. Componenten worden dus enerzijds zo licht mogelijk gemaakt waardoor de belasting waaraan ze blootgesteld worden groter wordt, anderzijds moeten ze langer meegaan met liefst zo weinig mogelijk onderhoud. Dit zet behoorlijk wat druk op dat onderhoud en alles wat daarmee te maken heeft. Nieuwe ontwikkelingen in het onderhoud van offshore windmolenparken maken steeds meer gebruik van modellen die de belasting op de aandrijving en de wieken monitoren in relatie tot de weersomstandigheden. Op die manier kunnen de windmolens tot de kritische limiet in dienst worden gehouden, maar worden ze bijvoorbeeld stilgelegd bij torsiebelastingen die aanleiding zouden geven tot vermoeiingsscheurtjes in de aandrijfas. Op dit moment loopt onderzoek om de weerkundige data te koppelen aan het materiaal- en componentgedrag. Voor de dragende structuren worden dan sensortechnologieën toegepast die remote monitoring toelaten van de effecten
Guido Verhoeven Voorzitter Bond voor Materialenkennis van corrosie, abrasie en vermoeiing. Dit leidt tot een geoptimaliseerde onderhoudsplanning en vereist veel minder on site controles. Het 3D-printen van componenten was oorspronkelijk bedoeld om unieke stukken en zeer complexe vormen te realiseren. Deze techniek was ook beperkt tot het printen van relatief kleine onderdelen uitgaande van poeders als basismateriaal. Hierdoor was deze techniek traag, beperkt in omvang en duur in grondstoffen. Ondertussen worden voor grote stukken draadgebaseerde technieken (WAAM) toegepast die veel sneller en goedkoper zijn. Deze technieken en bijpassende oppervlakte-behandelingen zijn ondertussen zo verfijnd, dat ze steeds meer ingang kunnen en zullen vinden in de onderhoudswereld. De betrouwbaarheid van deze technieken is dermate hoog dat bij de recente ramp van een hoogoven in de staalfabriek in Zelzate meerdere onderdelen zoals Inconel 600 koelpijpen en 34CrNiMo6 klauwplaten op deze wijze zijn hersteld. Ook draaistoelen van kranen tot zelfs wielvelgen van enorme lastvoertuigen die meer dan 120 ton lading moeten kunnen dragen, zijn op deze wijze met succes hersteld. Niet alleen werd hierbij een grote kostenbesparing gerealiseerd maar konden al deze reparaties on site gebeuren met enorme tijdswinst tot gevolg. <
11
