Nieuwe materialen zijn gemaakt door plastic van biologische oorsprong te mengen met textielafval. Dit nieuwe materiaal is recyclebaar en biologisch afbreekbaar. Het is CO2 neutraal, vermindert de afvalstroom en draagt niet bij aan de uitputting van de voorraad fossiele grondstoffen. De textielvezels versterken het plastic en verlagen de kostprijs. Door de unieke eigenschappen kunnen van het materiaal designproducten gemaakt worden die niet alleen duurzaam zijn, maar ook een geheel eigen uitstraling hebben.
DOCUMENT
Deze praktijkaanbeveling is oorspronkelijk vervaardigd in het kader van het "Technologie Centrum voor Verbinden" van het NIL. Titaan is in vergelijking met staal en aluminium een duur metaal. Titaan wordt voornamelijk gebruikt in de procesindustrie (reactorvaten) vanwege zijn zeer goede corrosiewerende eigenschappen. Het materiaal is verder uitstekend geschikt voor medische toepassingen zoals pacemakers en prothesen. De hoge sterkte/gewichtsverhouding van titaanlegeringen maakt dit materiaal interessant voor toepassingen in de ruimtevaart en voor sportartikelen zoals fietsframes en tennisrackets. De toepassing als brilmontuur heeft dit materiaal te danken aan de combinatie van goede corrosiewerende eigenschappen, licht gewicht en hoge sterkte. Door de recentelijke daling van de titaanprijs worden titaanlegeringen ook toepast voor offshore constructies vanwege de combinatie van goede corrosiebestendigheid en hoge sterkte. Een geheel nieuwe toepassing is het gebruik van titaan in de architectuur. De decoratieve matgrijze kleur van het titaanoppervlak maakt dit materiaal interessant voor overkappingen van hallen, stationruimtes e.d.
DOCUMENT
De oppervlaktestructuur van een materiaal speelt een belangrijke rol in de beleving van een product. Denk aan esthetische eigenschappen zoals kleur, glans en textuur. Ook de functionaliteit van een materiaal hangt sterk samen met de oppervlaktestructuur. Wanneer de eigenschappen van twee oppervlaktes bekend zijn, zegt dat iets over ze überhaupt bij elkaar in de buurt willen komen, of ze willen mengen, of ze aan elkaar hechten. Het is dan ook belangrijk om kennis te hebben over oppervlakte eigenschappen en methodes om deze te veranderen/beïnvloeden. Oppervlaktemodificatie is een gigantisch onderzoeksterrein, dit document is dan ook niet compleet. Doel is om inzicht te geven waarom oppervlaktemodificatie zo belangrijk is en voorbeelden te geven wat er mee bereikt kan worden. 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
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.
De recente doorbraak van 3D-siliconenprinten, is de productie-industrie flink aan het veranderen. In plaats van alleen kunststof, metaal en beton, is nu ook 3D-siliconenprinten mogelijk, iets wat voorheen lastig was door de ingewikkelde eigenschappen van dat materiaal. Dit geeft nieuwe kansen en mogelijkheden, zo ook in de (maak)industrie. Royal Kaak, een grote producent van bakkerijmachines in Terborg, gebruikt in industriële bakkerijen robotica en pick-&-place systemen om deegproducten efficiënt te verwerken. De ontwikkeling hiervan is essentieel omdat, zeker in Nederland, een gebrek aan goede werkkrachten ontstaat. Automatisering kan ervoor zorgen dat productie in Nederland blijft. Hierbij worden siliconen grippers gebruikt, maar de commercieel beschikbare grippers zijn in slechts een aantal vormen en maten verkrijgbaar en voldoen vaak niet aan de specifieke eisen voor verschillende deegproducten. Eerdere experimenten met andere 3D-printtechnieken leverden te stugge grippers met een korte levensduur op. Siliconen 3D-printen biedt de mogelijkheid om zachte materialen in vrije vormen te maken en daarmee flexibele grippers. Royal Kaak ziet veel potentie in deze technologie voor niet-standaard grippers. Voor grote oplages kunnen ze dan kort alle iteraties middels de printer testen, waarna een specifieke mal besteld kan worden bij een siliconengietbedrijf. Voor kleinere oplages en speciale producten blijft 3D-printen de logische keuze. Naast Saxion en Royal Kaak sluit ook Oceanz aan in het onderzoeksteam. Oceanz is bekend om zijn 3D-print productiemogelijkheden, onder andere ook al voor de voedsel- en medische industrie. Oceanz werkt momenteel voornamelijk met harde kunststoffen, die ongeschikt zijn als soft-robotic gripper. Daarom is Oceanz erg geïnteresseerd in de voordelen die 3D-siliconenprinten kan brengen. Als er succes in dit project geboekt wordt, betekent dit een duurzame doorzetting van de productiemethode en een goede business case voor beide partners. De bevindingen zullen worden gedeeld in publicaties en mogelijk op conferenties. Het opgebouwde netwerk zal worden ingezet voor toekomstige samenwerking en onderzoek.
