30 j a a r g a n g 4 9 | w w w . m e t a a l m a g a z i n e . n l | 4 - 2 0 1 1

Het thema voor de tiende editie van Materials Engineering, op 25 en 26 mei 2011 in het Beursgebouw in Eindhoven, is

‘Functional & Smart Materials’. De beursorganisatie, Bureau Bosman eveneens uit Eindhoven, wil hiermee onderstrepen dat

tegenwoordig niet het materiaal zélf centraal staat, maar veeleer de functie die je met het materiaal kunt vervullen.

‘Dematerialisatie’ is volgens de beursorganisatie

een eigentijdse ontwikkeling die eind mei in

Eindhoven te zien is: hoe minder materiaal hoe

beter. Deze trend beperkt zich overigens niet

tot materialen alleen: een productontwerper

krijgt steeds vaker de vraag om ook het aantal

onderdelen drastisch te reduceren. Ook dit re-

sulteert in nieuwe uitdagingen voor de materi-

aalselectie en de bijhorende maakprocessen.

We zien een verschuiving van structurele naar

functionele materiaaltoepassingen gekoppeld

aan een verschuiving van materiaalselectie naar

productieprocessen.

In de klassieke werktuigbouw kregen structu-

rele eigenschappen als taaiheid, hardheid en

sterkte veel aandacht. Alhoewel het maar de

vraag is of je deze als puur structureel kunt ka-

rakteriseren. Bijvoorbeeld een hoge hardheid is

Een mooi voorbeeld van een eigentijdse materiaaltoepassing. Door middel van verspanen met een diamantbeitel op een speciale draaimachine krijgt deze grote koperen

schijf een oppervlak met meer dan 6000 groefjes. Vervolgens wordt deze schijf als een master ingezet voor het afvormen van grote Fresnel-lenzen. Een klassiek materiaal

krijgt in deze toepassing door middel van een klassiek bewerkingsproces bijzondere optische eigenschappen (foto: NASA Marshall Space Flight Center Collection)

Hoe minder materiaal hoe beter

Materials Engineeringvan structureel naar functioneel

27-28-29_Beurs 12-04-11 09:25 Pagina 30

j a a r g a n g 4 9 | w w w . m e t a a l m a g a z i n e . n l | 4 - 2 0 1 1 31

B E U R S

Materials Engineering inteken van veranderingDe eerste Materials Engineering vond

plaats in 1993. Termen als nanotechnolo-

gie, cradle2cradle, upgrading van herver-

werkte materialen en smart materials

hoorde je niet of nauwelijks. Hightech-

materialen, waaronder composieten,

werden in die periode beschouwd als de

toekomst voor de industrie, maar nu vor-

men ze tevens onderwerp van kritische

discussie.

vaak ook een gewenste functie. We zien nu dat

andere functies aan belang winnen. Denk aan

lichtgeleiding, kleurverandering, opslag van

warmte in faseverandering, omslag van water-

afstotend naar wateraantrekkend, vormveran-

dering, elektrische geleiding en zelfherstellende

materialen. De meeste innovaties op dit mo-

ment vinden plaats op het gebied van uitbrei-

ding en verbetering van die extra functionele ei-

genschappen. Dit is goed herkenbaar tijdens

Materials Engineering.

Het tweede punt, de verschuiving van materiaal

naar productieprocessen, komt omdat de pro-

ductiemogelijkheden worden aangepast aan

gewenste functionele eigenschappen. De trend

is zoveel mogelijk gewenste eigenschappen in

één materiaal samen te brengen. Het is te ver-

wachten dat het ontwerpen van materialen zich

aan het ontwikkelen is tot een apart vak. Toch

bestaat er nog geen beroepsgroep materiaal-

ontwerpers, naast bijvoorbeeld constructeurs en

productontwerpers. Bijzonder is dat materialen

steeds meer ten behoeve van één specifieke

producttoepassing ontworpen worden, met

name composieten. Anderzijds zien we dat in

één materiaal steeds meer functies geïnte-

greerd worden.

Hieronder wat trends en nieuwsfeiten die tij-

dens Materials Engineering aandacht krijgen en

het bovenstaande betoog illustreren.

Dit jaar neemt Agentschap NL deel aan de vak-

beurs Material Engineering. Deze organisatie

voert het Nederlandse Innovatiegerichte Onder-

zoeksprogramma (IOP) Self Healing Materials uit.

Dit IOP houdt zich bezig met de ontwikkeling van

zelfherstellend gedrag in vijf verschillende mate-

riaalklassen: polymeren en composieten, metalen

en keramische materialen, asfalt en beton, coat-

ings en, meer recent, functionele materialen zoals

zelfherstellende batterijen, zelfherstellende mi-

crochips en andere micro-elektronica. Een voor-

beeld is het zelfherstellende asfalt. Dit asfalt is

ontwikkeld door de TU Delft en het IOP Self He-

aling Materials. Beschadigingen en kleine scheu-

ren in de weg herstellen zichzelf, doordat in het

asfalt metalen deeltjes zijn verwerkt die een zelf-

herstellende werking van het asfalt bewerkstelli-

gen (www.agentschapnl.nl/iop).

CZL vraagt tijdens Materials Engineering aan-

dacht voor twee recente investeringen. De ca-

paciteit op het gebied van slijpen is uitgebreid

door de aanschaf van een Wotan-binnenslijp-

machine. De machine is sinds januari 2011 ope-

rationeel. Hiermee komt de bewerking van on-

derdelen met een diameter tot 1400 mm en een

lengte van 2500 mm binnen bereik van CZL. In

het laatste kwartaal van 2010 heeft CZL een

nieuwe Trumpf-laserlasser aan het machinepark

toegevoegd. Deze laserlasser heeft een ‘teach -

able’ bereik van één kubieke meter. De installa-

tie is uitgerust met de ‘puls-shaping’ technolo-

gie die borg staat voor een hoge mate van

nauwkeurigheid (www.czltilburg.nl).

Medische toepassingen zijn een groeimarkt. Op de foto een POM-clip met een massa van 0,003 g die in een

viervoudig gereedschap gespoten wordt met een cyclustijd van 4 s. Hier zie je dat een nieuw toepassingsgebied

voor een bekende kunststof ontsloten wordt door de microspuitgiettechniek. Ook metalen als bijvoorbeeld

titaan vinden in toenemende mate hun weg naar medische toepassingen (foto: Wittmann Battenfeld)

Met de opgroeitechnologie selectief lasersmelten zijn metalen producten te maken met complexe vormen, met

contourvolgende inwendige kanalen en het is bijvoorbeeld mogelijk om een RFID-chip in het deel te integreren.

Dit is een chirurgisch instrument. Het opgroeien kan van kobaltchroomstaallegeringen of van titaan. Hier zie je

dat je productiemogelijkheid resulteert in gewenste functionele eigenschappen (foto: Fraunhofer)

27-28-29_Beurs 12-04-11 09:25 Pagina 31

j a a r g a n g 4 9 | w w w . m e t a a l m a g a z i n e . n l | 4 - 2 0 1 1 33

Aluminium- en Innovatieplein op beursvloerIn samenwerking met het Aluminium Centrum wordt er op de beursvloer een Aluminiumplein

gecreëerd. Dit plein wordt opgezet voor leden van het Aluminium Centrum en biedt de kans

om noviteiten op het gebied van aluminium te presenteren en te introduceren aan de markt

(www.aluminiumcentrum.nl). Tevens presenteert beursorganisatie Bureau Bosman in samen-

werking met Syntens een Innovatieplein (www.syntens.nl).

Verder is er ook nog een Material Design Pavilion, in samenwerking met Stichting Material De-

sign, waar aandacht geschonken wordt aan het ontwerpen van materialen en een Knowledge

Boulevard, waar kennisinstituten en overheid als collectief bij elkaar staan.

Mareco vraagt tijdens de beurs aandacht voor

‘Micro Prototyping’ van kunststofproducten.

Het is nu mogelijk om met een bouwresolutie

van 16 micrometer kunststofprototypes te ge-

nereren. De gebruikte techniek is fotopolymeri-

satie waarbij diverse monomeren en acrylaten

worden ingezet. Bij deze opgroeimethode

wordt gebruikgemaakt van de DLP/DMD-tech-

niek (Digital Light Processing/Digital Micromir-

ror Device). De machines bij Mareco Prototyping

kunnen met drie verschillende lenzen werken

waarbij het kleinste bouwveld 40 mm x 30 mm

bedraagt. De genoemde resolutie van 16 micro-

meter is op dít bouwveld haalbaar. Naast deze

resolutie zijn er opstaande elementen met een

diameter van bijvoorbeeld 0,20 mm over een

bouwhoogte van 5 mm realiseerbaar. Maar ook

gaatjes met een diameter van 0,30 mm, over

een lengte van maximaal 3 mm indien vertikaal

opgebouwd en over een lengte van 20 mm tot

30 mm indien horizontaal opgebouwd. De

totale realiseerbare bouwhoogte bedraagt

230 mm (www.mareco.nl).

Functionele oppervlakken is een thema van Ma-

terials Engineering. Het Europese project Nano-

coat bijvoorbeeld werkt aan een nieuwe me-

thode om nanostructuren te genereren op alu-

minium. Als de grootte van de hexagonale oxi-

decellen die ontstaan tijdens het anodiseren

kunnen verkleind worden tot nanoschaal, ont-

staan zeer kleine geordende structuren op het

oppervlak die tot nieuwe of verbeterde eigen-

schappen aanleiding geven. Denk aan betere

slijtageweerstand en diepere en krasbestendige

kleuring. De nanogestructureerde oxidelaag

kan ook van het aluminium substraat gehaald

worden, waardoor zeer dunne poreuze filmen

ontstaan die eventueel toepassing kunnen vin-

den als microfiltratie membranen, of voor de

opslag van waterstof (http://cordis.europa.eu).

Tijdens Materials Engineering laat Recticel mon-

sters zien van nieuwe toepassingen van kunst-

stofschuim. Onder andere een schuim met een

groot vochtopnemend vermogen, dat echter

ook vloeistoffen kan scheiden. Daarnaast een

PUF-poeder. Dit is een gemalen HR-schuim met

een gemiddelde deeltjesgrootte van 100 micro-

meter dat de thixotropie van vloeistoffen kan

veranderen en een abrasieve werking heeft

(www.recticel.com).

Saffir is actief met onder andere nieuwe verbin-

dingstechnieken tussen aluminium en staal. Saf-

fir werkt momenteel aan een publicatie over

nieuwe verbindingstechnieken tussen staal en

aluminium. Tijdens de beurs zullen ook voor-

beelden van verbindingstechnieken te zien zijn,

waaronder een aantal hoogwaardige en inte-

ressante lasverbindingen (www.saffir.nl).

Lichtgewicht construeren is tijdens de materia-

lenbeurs een thema voor Zollern. In samenwer-

king met Alpha Racing en Edag is voor BMW een

verende achtervork voor een racemotor ontwik-

keld, een zogeheten ‘swingarm’, waarbij een

gietconstructie een gefreesde uitvoering ver-

vangt. De arm wordt door Zollern gegoten van

de aluminiumlegering A 357. Het onderdeel

met de afmeting 650 mm x 260 mm x 350 mm

heeft een eigen massa beneden de 6 kg. De la-

gere massa is van belang omdat een reductie

van een ongeveerde massa leidt tot betere rij-ei-

genschappen. Zollern giet dit motordeel door

middel van het zogeheten ‘Sophia’ gietprocedé.

Dit is een fijngietproces waarbij door gestuurde

afkoelsnelheden de materiaalstructuur beïn-

vloed wordt. Dik- en dunwandige delen worden

gelijkmatig snel afgekoeld, hetgeen resulteert in

een fijnkorrelige structuur met een

hoge dichtheid. Bij de swingarm van BMW zijn

wanddiktes onder de 2 mm haalbaar (www.zol-

lern.nl). <<<

Dit artikel is onder andere samengesteld aan de hand

van informatie die verzameld is op de site van Materi-

als Engineering (www.materialsengineering.nl). Hier is

ook meer informatie over de beurs te vinden.

B E U R S

In Duitsland is vorig jaar onder de benaming ‘TiFoam’ een titaanschuim ontwikkeld van de Ti-legering Ti6A14V.

Deze metalen schuimstructuur blijkt een interessant materiaal te zijn als vervanging van botten in het menselijk

lichaam. Onder andere voor reparatie van de menselijke wervelkolom. Het schuim wordt gemaakt door middel

van een afvormprocedé. Een PU-schuim wordt geïmpregneerd met een bindmiddel en fijn titaanpoeder. Het

metaalschuim ontstaat door verdamping van de kunststof en het bindmiddel (foto: Fraunhofer)

27-28-29_Beurs 12-04-11 09:25 Pagina 33