Optimalisatie van een industriële case study in vlasvezelversterkte compound via numerieke simulaties.

Hernieuwbare materialen voor een duurzame toekomst

“Nieuwe toekomst voor Vlaams vlas als composietmateriaal”, zo klonk de inleiding van een boeiend nieuwsitem op het televisiejournaal van 17 september 2013. Men kan zich terecht de vraag stellen wat hiervan nu de meerwaarde is in ons leven. Het milieu en alles daarrond wordt meer en meer gelinkt aan de opwarming van de aarde. Het gevolg hiervan is een dagdagelijks gespreksonderwerp terwijl er nochtans bitter weinig concrete initiatieven worden ondernomen om hieraan iets te doen. Daarnaast is jobcreatie een andere topprioriteit. Laten we er dan toch maar eens aan beginnen...

Een grondige milieusanering doe je niet zomaar en kan alleen goed uitgevoerd worden als iedereen zijn steentje bijdraagt. Naast milieuzorg is tewerkstelling door nieuwe en betere producten brandend actueel. Welnu, deze scriptie behandelt elk van deze onderwerpen met schitterende vooruitzichten. Er wordt immers ingegaan op de mogelijkheid om vlas te gebruiken als versterking in hedendaagse toepassingen. Zo wordt het reeds gebruikt in tennisrackets waardoor het aantal mensen met een tenniselleboog sterk gereduceerd wordt.  Naast de klassieke ecologische voordelen en tewerkstelling in de landbouw heeft het vlas als bijkomend voordeel dat het schokabsorberend is en dus in tal van andere toepassingen kan worden gebruikt zoals de frames van racefietsen, pallets, onderdelen in de auto-industrie, enzovoort.

In dit proefschrift worden allereerst de granulaten bestaande uit vlas en kunststof aangemaakt. Hieruit worden trekstaven, proefbakjes en vierkante plaatjes spuitgegoten met gekende parameters. Spuitgieten is een verwerkingstechniek die gebruikt wordt om kunststof op te smelten en te injecteren in een matrijs waardoor de kunststof de gevraagde vorm aanneemt. Er worden ook trekstaven, proefbakjes en vierkante plaatjes voorzien waarin er geen vlas aanwezig is, deze zullen als referentie gebruikt worden.

Vervolgens worden dan trekproeven, buigproeven en torsieproeven uitgevoerd op de niet vezelgevulde kunststoffen producten. De overeenkomende simulatieparameters worden dan als input voor de simulatie (Autodesk Simulation Moldflow Insight 2014) van de met vlasvezelversterkte proefstaven gebruikt. Op die manier kunnen de eigenschappen van het met vlasvezelversterkte materiaal via reverse engineering bepaald worden.

Eenmaal deze eigenschappen gekend zijn wordt een simulatie uitgevoerd op een nieuw
product, namelijk een pallet. Hierbij wordt een softwarematige ondersteuning en een
experimentele verificatie van de mechanische performantie van een vezelversterkte pallet voor de casestudie van Schoeller Allibert uitgevoerd. Hierbij kan een materiaalbesparing van maar liefst 20% gerealiseerd worden!

Men mag besluiten dat de gegevens in de simulatie vanaf heden kunnen gebruikt worden voor een nieuw (onbestaand) product zonder dat er dan enige fysieke proeven aan te pas komen.

De opmars van de biocomposieten is volop aan de gang en is voorbestemd om meer en meer toepassingen te vinden in de toekomst. Deze scriptie draagt hiertoe bij door ervoor te zorgen dat een materiaal uit vlasvezelversterkte kunststof werd getest en succesvol in de simulatiesoftware werd ingebracht. Dit heeft ons de mogelijkheid om eender welk product te maken uit de  vlasvezelversterkte kunststof door het eerst aan een grondige analyse te onderwerpen. Een extra troef van dit materiaal is dat het recycleerbaar is wat ervoor zorgt dat de kring van de levenscyclus van producten, bestaande uit dit materiaal, gesloten wordt. Het zijn dergelijke projecten die ervoor zorgen dat wij als mens onze biologische voetafdruk merkbaar kunnen verkleinen door niet langer te raken aan de uitputbare bronnen. Enkel zo kunnen we bijdragen met kwaliteitsvolle producten, nieuwe en verhoogde tewerkstelling in de landbouw en verwerkende industrie tot een kwalitaitieve betere milieuzorg; betere levenskwaliteit en dus een betere wereld.