Aerogel is een zeer kostbaar voor de ruimtevaart ontwikkeld basismateriaal. Bluedec is een isolatiemateriaal bestaande uit een non woven kunststof dat met deze aerogel geïmpregneerd is. Hierdoor ontstaat een zeer goed isolerend materiaal dat goedkoper is dan aerogel. De warmtegeleidingscoëfficiënt van Bluedec in de basisuitvoering is 0,0135 W/m*K . Dat is lager dan conventionele isolatiematerialen, zie ook pagina 4. Voordeel hiervan is dat vergelijkbare of betere warmte-isolatie kan worden bereikt met respectievelijk minder of dezelfde isolatieruimte. Er zijn verschillende uitvoeringen van het materiaal waardoor het een temperatuurbereik van -270 °C tot + 650 °C heeft. Bovendien is het een flexibel materiaal. Een nadeel is dat het basismateriaal stuift en daardoor voor veel toepassingen ‘ingepakt’ moet worden. Hier zijn diverse mogelijkheden voor. Tevens is er een gevacumeerde versie met een warmtegeleidingscoëfficiënt van 0,0045 W/m*K verkrijgbaar. Deze datasheet is opgebouwd in de PCMIEP-structuur met Bluedec als middelpunt. Dit document is opgeleverd in het project Innovatief Materialen Platform Twente (IMPT). In dit project heeft het IMPT 75 innovatieve materialen in kaart gebracht. Met een tiental materialen is toegepast onderzoek gedaan, zodat ondernemers en ontwerpers weten of en hoe zij deze kunnen toepassen.
MULTIFILE
Materialen zijn de bouwstenen van innovatie. Om tot innovaties te komen is kennis over welke nieuwe materialen en technologieën er bestaan een voorwaarde. Voor veel kleinere bedrijven is het lastig om alle nieuwe ontwikkelingen te volgen. Bovendien is alleen weten dat ze bestaan niet genoeg. De stap van weten naar daadwerkelijk toepassen blijkt voor veel ontwerpers en ontwikkelende mkb-bedrijven een lastige stap. Wanneer is een nieuw materiaal interessant? Dat heeft niet alleen te maken met feitelijke kennis over de eigenschappen van het materiaal, maar ook met creativiteit en voorstellingsvermogen: welke vernieuwende functies en mogelijkheden voor de klant kan ik er mee realiseren. Door middel van eerdere (RAAK)programma’s zoals Materialen in Ontwerp 1 en 2 was er binnen het Saxion Kenniscentrum Design en Technologie door het lectoraat Industrial Design in samenwerking met het lectoraat Smart Functional Materials ervaring opgedaan met het vergaren en ter beschikking stellen van materiaalkennis. Doel van het IMPT is niet alleen kennis over materialen ter beschikking van bedrijven te stellen, maar ook om de vertaalslag van ‘weten’ naar ‘toepassing’ te maken. De vragen die productontwikkelaars hadden bij nieuwe materialen en hun toepassingen hebben een belangrijke rol gespeeld bij het toegepaste onderzoek dat door Saxion in het kader van het IMPT is uitgevoerd. Door docent-onderzoekers, stagiair(e)s en afstudeerders zijn materialen in kaart gebracht, is aanvullend vraaggericht toegepast onderzoek gedaan en zijn de onderzoeksresultaten in datasheets beschikbaar gemaakt. Op deze manier komt waardevolle kennis van nieuwe materialen en technieken ook in het onderwijs terecht. Deze uitgave beschrijft het IMPT-project en de resultaten die het project heeft opgeleverd.
MULTIFILE
Op 28 maart 2024 vond de slotbijeenkomst van het project Natuurinclusieve Gebiedsontwikkeling plaats in het Natural Pavilion te Almere. Tijdens deze bijeenkomst werden de belangrijkste bevindingen en aanbevelingen per case gepresenteerd van twee jaar onderzoek met als hoogtepunt de presentatie van de whitepaper met natuurinclusieve uitgangspunten. Naast de presentaties was er een posterexpositie georganiseerd waarbij op de posters de belangrijkste uitkomsten van diverse deelonderzoeken werden gepresenteerd. De posters van onderzoekers en studenten zijn in deze publicatie gebundeld.
Hout is een veelgebruikt duurzaam (bouw)materiaal met belangrijke ecologische voordelen: Het is hernieuwbaar en fungeert als CO2-opslag. Een nadeel van hout is echter dat het alleen met verspanende technieken (draaien, frezen, zagen) verwerkt kan worden, hetgeen veel houtafval veroorzaakt. Daarbij wordt het afval en hout dat ongeschikt is als constructiemateriaal slechts ingezet in laagwaardige toepassingen of verbrand. Afgezien van het gebruik van houtvezels als filler materiaal bij 3D-printen van kunststoffen, wordt 3D-printen van hout(afval) nog niet toegepast, hoewel dit wel mogelijk is: Alle plantaardige materialen bevatten natuurlijke polymeren, lignine en cellulose, welke voor mechanische eigenschappen zorgen. Door deze polymeren uit plantaardige materialen te scheiden kunnen deze, met behulp van enkele additieven, in een thermoplastisch verwerkbaar materiaal worden omgezet dat extrudeerbaar is. Door de locatie van de extruder te manipuleren en hier laagsgewijs een object mee te maken ontstaat een additive manufacturing (AM) proces: een 3D ‘hout’printer! Naast materiaalefficiëntie biedt AM unieke voordelen, namelijk grote vormvrijheid en de mogelijkheid van seriematige enkelstuksproductie. Indien gecombineerd met de ontwerptechnieken parametrisch en topologische ontwerpen zijn vergaande optimalisaties van materiaalgebruik en productvariaties mogelijk. Met AM ontstaat zodoende een enorm nieuw spectrum van hoogwaardige toepassingsmogelijkheden voor hout(afval). In dit projectvoorstel wordt via de driehoek van ‘materiaal – proces – toepassing’ simultaan onderzoek gedaan naar: (1) Geschikte combinaties (blends) van cellulose en lignine om mee te kunnen extruderen; (2) Het ontwikkelen van een 3D-printproces en setup voor het verwerken van deze materiaal-combinaties; (3) Het identificeren van geschikte toepassingen. Geschikte toepassingen worden beïnvloed door materiaaleigenschappen en het printproces. Beide aspecten hebben ook onderlinge wisselwerking. Daarom wordt binnen casestudies van mogelijke toepassingen de onderlinge invloed integraal onderzocht. De doelstelling is daarbij om een werkende 3D ‘hout’printer met een werkend receptuur te ontwikkelen en de haalbaarheid van innovatieve, duurzame en voor de markt relevante toepassingen aan te tonen middels cases.
3D betonprinten is een techniek met een grote potentie voor de bouwsector . Het in 2018 geëindigde RAAK-mkb KONKREET project, heeft voor lectoraat Industrial Design en de betrokken partners veel inzichten op gebied van 3D betonprinten opgeleverd. (van Beuren & Vrooijink, 2018) Één van deze inzichten is dat door het laagsgewijs opbouwen van het object bij 3D betonprinten het wapenen nog als uitdaging kan worden gezien. Immers als de wapening er al is wanneer de printkop er langs komt zit deze de printkop in de weg, en wanneer deze later aangebracht moet worden kan het beton al zijn uitgehard. Dit ‘wapeningsprobleem’ zorgt ervoor dat wapening uit het printvlak in-situ niet te realiseren is. Binnen het KONKREET project is hiervoor als oplossing een concept met technisch textiel bedacht om te wapenen. Hierbij kan het vormbare textiel tijdens het printproces tegen het oppervlak worden aangedrukt. De partners van dit project, Ter Steege advies & innovatie en Vertico XL printing, willen bewijzen dat door het concept verder uit te werken een belangrijke drempel van het 3D betonprinten kan worden weggenomen. Het doel is om een methode te ontwikkelen om in-situ wapening in de vorm van technisch textiel te realiseren bij 3D geprint beton. Dit vraagt om een creatieve oplossing. Om dit te doen zijn er 6 projectstappen: 1. Belastingseis vaststellen 2. Geschikt textiel selecteren 3. Methode ontwikkelen voor het aanbrengen van textiel 4. Onderzoek naar binding textiel aan het beton 5. Onderzoek naar de mechanische eigenschappen van het nieuwe materiaal 6. Disseminatie van de opgedane kennis. Belangrijk is om hierbij te benoemen dat het om een verkennend onderzoek gaat waarbij onderzocht wordt of het een kansrijke wapeningsmethode kan zijn.
Dit voorstel betreft een onderzoek naar de verschillen in zuiverheid tussen virgin kunststof en post-industrial en post-consumer kunststof-reststromen in relatie tot de inzet van deze materialen bij 3D printen. Thermoplastische kunststoffen zijn in theorie goed te recyclen en opnieuw te gebruiken, bijvoorbeeld in een 3D print proces. In de praktijk blijkt het echter een uitdaging om gerecycled filament te produceren dat geschikt is voor de huidige machine-eisen. De oorsprong van dit project ligt in de gedachte om niet het materiaal aan te passen aan de machine, maar de machine aan het materiaal en hierdoor het gebruik van kunststofrecyclaat in 3D-printen te vergroten. Alvorens dit te kunnen, is meer inzicht in de materiaaleigenschappen nodig. Het doel van dit project is dan ook om de verschillende samenstellingen van kunststof-reststromen in kaart te brengen en hoe dit zich vertaald in mechanische en esthetische kwaliteit ten opzichte van virgin materiaal en wat dit vraagt aan aanpassingen aan 3D printers om deze kunststof-reststromen te kunnen verwerken. Dit onderzoek is een eerste fase in een groter onderzoeksproject. Volgende fasen zullen zich toespitsen op het optimaliseren van productietechnieken voor het printen met gerecycled kunststof en het ontwikkelen van mogelijke toepassingen en bijbehorende circulaire business modellen. Aanleiding voor dit onderzoeksvoorstel is tweeledig. Enerzijds de ervaring van Cre8 dat 3D printen relatief veel kunststof restmateriaal oplevert in de vorm van mislukte prints, proefprints en prototypes met korte levensduur. Passend bij hun duurzame bedrijfsprofiel heeft Cre8 de behoefte om hun eigen reststroom en reststromen uit hun omgeving in te zetten in het productieproces. Anderzijds ziet Refilment zich geconfronteerd met de complexe samenhang tussen de samenstelling van kunststof-reststromen en zijn verwerkingsmogelijkheden (bijvoorbeeld extruder-diameter en verwerkingstemperatuur).
