© 2024 SURF
Met het project TPC-Cycle zijn high-tech processen ontwikkeld om high-end materialen uit vliegtuigen te recyclen. Deze materialen behoren tot de thermoplastische composieten (hierna: TPC). De materialengroep is sterk in opkomst doordat het extreem sterk is, zodat bijvoorbeeld veel gewicht, en daardoor CO2, kan worden bespaard in vliegtuigen en auto’s. De modernste vliegtuigen bestaan reeds voor circa 50% van hun gewicht uit deze materialen. Hoewel de waarde van TPC meer dan 100 euro per kg kan bedragen, was echter nog maar weinig bekend over de recyclingmogelijkheden en was totnogtoe verbranding van TPC afval de norm.
In dit project is toegepast onderzoek verricht door recyclingprocessen te ontwikkelen waarbij de vezellengte optimaal wordt behouden, zodat sterkte- en stijfheidseigenschappen hoogwaardig blijven en het materiaal kan blijven voldoen aan de hoge eisen die worden gesteld. Verschillende analyse tools zijn ontwikkeld om op elke stap in het proces relevante parameters en de kwaliteit te kunnen beoordelen en verbeteren.
Meerdere demonstrator producten zijn vervaardigd, waaronder een neus voor veiligheidsschoenen (gewichtsbesparing: 20%), een bracket voor ophanging van vliegtuigmotoren (gewichtsbesparing: 50% ) en een toegangs-paneeldeur voor GKN Fokker (gewichtsbesparing: 10%). Met name deze laatste demonstrator onderstreept het grote succes van dit project, daar niet alleen kostbare afvalmaterialen uit de productieprocessen een nuttige toepassing krijgen, maar bovendien leiden tot een veel snellere productietijd (van 3 naar 0,3 uur) dankzij de nieuwe technieken, en bovendien daadwerkelijk is toegepast in een nieuw prototype toestel. Inmiddels worden projecten gepland om meer demonstrators te ontwikkelen.
Het project verenigt regionale toonaangevende bedrijven op het gebied van materialen (TenCate), recyclingtechnologie (NRT), TPC verwerking en engineering (DTC/CATO) en eindgebruiker (GKN Fokker) met verschillende kenniscentra (Saxion–lichtgewicht construeren, thermoplastische composieten, product ontwerp en levenscyclusanalyse; TPAC en TPRC.
Aanleiding
Bij de verwerking van thermoplastische composietmaterialen (TPC) tot hoogwaardige producten, voornamelijk voor de luchtvaart-, ruimtevaart- en automobielindustrie, komt momenteel een derde van het materiaal als afvalstroom vrij. En die TPC-afvalstroom groeit gestaag. Bij gebrek aan adequate recyclingtechnologieën voor TPC's levert dit een schadepost op van 100 tot 300 miljoen euro. Postindustrieel TPC-afval zou echter wel geschikt zijn voor directe herverwerking tot TPC-producten bij de TPC-producenten zelf. Het lectoraat Lichtgewicht Construeren krijgt steeds vaker vragen uit het bedrijfsleven over de mogelijkheden, kosten en milieueffecten van TPC-herverwerking.
Doelstelling
Doel van het project is het ontwikkelen van een kosteneffectieve herverwerkingsmethode voor postindustrieel TPC-afval, en het kwantificeren van de daarmee gepaard gaande kosten en milieubelasting.
Het programma kent een gefaseerde opbouw. Er vindt een inventarisatiestudie plaats voor het maken van materiaalkeuzes en het opstellen van de technische specificaties van het materiaal en de verwerkingsprocessen. Voorts wordt een technisch ontwerp opgesteld voor de drie benodigde processtappen (verkleinen, scheiden & doseren en conversietechnieken). Ten slotte ontwikkelt men voor de deelnemende industriële partners twee producten waarin TPC-reststromen worden gerecycled, inclusief ontwerphandleiding.
Beoogde resultaten
Het consortium beoogt de onderstaande resultaten.
" Een duurzame blauwdruk voor de waardecirkel van thermoplastische composieten. Het onderzoeksteam stelt richtlijnen en aanbevelingen op voor de ontwikkelde processtappen. Hierin zijn de specificaties voor en wensen van (materiaal)ontwerpers, producenten en de granuleer-, sorteer- en doseerindustrie gedefinieerd.
" Een overzicht van ontwerpbeperkingen en -kansen van TPC-recyclaat voor iedere ketenschakel.
" Een definitieve LCCA van TPC-producten uit recyclaat.
" Het trainen van studenten die in de toekomst TPC-recycling in de sector kunnen doorontwikkelen.
Bij het onderzoek zijn promovendi, studenten, docenten, onderzoekers van Saxion en de deelnemende bedrijven betrokken. De hogeschool integreert de verworven kennis in het onderwijs van de minor Lichtgewicht Construeren, de hogerejaarsvakken van de opleidingen Werktuigbouwkunde en Industriële productontwikkeling en via stage- en eindopdrachten. De kennis wordt onder deelnemers en externen verspreid via deelrapportages, richtlijnen en proefschriften. Ook organiseren consortiumleden workshops en lezingen en zijn er halfjaarlijkse kennisdeeldagen.