Lichtgewicht construeren met gelijmde verbindingen

Hans Poulis, Ramona Steenbreker, Frederik de Wit
Leestijd: 6 minuten

In de machinebouw zijn veel voordelen te behalen met lichtere constructies. Er is minder energie en kracht nodig en de snelheid van bewegende delen kan omhoog. Bovendien is het afremmen na een versnelling beter onder controle. Dit komt de precisie van bewegingen en de positienauwkeurigheid ten goede. Deze voordelen komen binnen handbereik door alternatieve materialen en verbindingstechnieken zoals lijmen.

Bij het ontwerp van een product moeten designers rekening houden met de eisen die hun opdrachtgever stelt aan de bouw en het functioneren. Eigenschappen die voor lichtgewicht precisietoepassingen vaak van belang zijn, zijn de stijfheid en de thermische uitzettingscoƫfficiƫnt van het materiaal. Deze karakteristieken moeten dusdanig goed zijn dat het product zijn vorm behoudt en de precisie van bewegingen is gegarandeerd. Een plaat mag bijvoorbeeld maar binnen zekere toleranties doorbuigen.Daarnaast kunnen temperaturen oplopen door hoge versnellingen (wrijving) of omgevingsfactoren. Als de thermische uitzettingscoƫfficiƫnt van het materiaal laag is, zal de vormvastheid van het product veel beter zijn. Oftewel: temperatuur heeft veel minder invloed op de vormvastheid van materialen met een lage thermische uitzettingscoƫfficiƫnt. Verder is natuurlijk het gewicht van groot belang. Als dat laag is, kan de bewegingssnelheid hoger zijn en is er minder energie en kracht nodig voor de gewenste beweging.

De keuze voor het ontwerpmateriaal is dus gebaseerd op stijfheid (E-modulus in GPa), thermische uitzettingscoĆ«fficiĆ«nt (α in Āµmrek/oC, verplaatsing per graad temperatuurverandering) en soortelijk gewicht (p in kg/m3). In een zogenaamd Ashby-diagram (zie Figuur 1) kun je deze materiaalparameters tegen elkaar uitzetten om veelgebruikte metalen zoals rvs en aluminium te vergelijken met alternatieven zoals glasvezelversterkte epoxycomposiet (GFRP) en koolstofvezelversterkte epoxycomposiet (CFRP). In deze figuur is ervoor gekozen om de relatieve stijfheid (E/p) te gebruiken. Op deze manier vergelijk je de stijfheden die je kunt behalen per gewichtseenheid materiaal.

Dit artikel is exclusief voor premium leden van High-Tech Systems Magazine. Al premium lid? Log dan in. Nog geen premium lid? Neem dan een premium lidmaatschap en geniet van alle voordelen.

Inloggen

Problemen met inloggen? Bel dan (tijdens kantooruren) naarĀ 024 350 3532Ā of stuur een e-mail naarĀ info@techwatch.nl.