Lager energieverbruik bij het consolideren van composietmaterialen

Sirris heeft een techniek ontwikkeld voor het vormgeven van thermoplastische composietmaterialen in een droogoven, die een energiewinst van om en bij de 60 procent oplevert.

Om de koolstofvoetafdruk van thermoplastische composieten te verminderen, heeft Sirris in het kader van het Hybrids Lab van zijn Product Development Hub, voor die producten een bijzonder voordelige consolidatiemethode op basis van het vacuümzak-procedé ontwikkeld en gevalideerd voor deze materialen. Er kon immers een energiewinst van om en bij de 60 procent worden aangetoond.

Het concept berust op het afsplitsen van de fases van de thermische cyclus, wat wordt mogelijk gemaakt door de aankoop van thermo-efficiënte droogoven met een innovatief concept. Sirris heeft er aan de voet van de deur een bypass laten installeren, om kabels en leidingen erdoor te voeren voor het beheer van het vacuüm en de controle van de temperatuur door thermokoppels. Deze elementen zijn aan de buitenkant van de droogoven verbonden.

De onderstaande foto’s illustreren het concept:

Terwijl bij een klassieke vacuümconsolidatiecyclus alle apparatuur in koude toestand binnen de behuizing is verbonden, maakt de door Sirris ontworpen voorziening het mogelijk de droogoven voor te verwarmen en de temperatuurtrappen gedurende meerdere toepassingscycli constant te houden.

Het voordeel is aanzienlijk: de verwarmingsfase is immers de meeste energie-intensieve, aangezien deze niet alleen het te consolideren product zelf, maar ook de behuizing zelf betreft.

Het ledigen van de droogoven gebeurt in warme toestand en de koeling verloopt vrij aan de buitenkant, wat de totale duur van de cyclus verder inperkt en de behuizing meteen weer gebruiksklaar maakt voor een nieuwe cyclus, een nieuw werkstuk,…

De onderstaande foto’s illustreren de handelingen bij de consolidatie van een fietszadel in een thermoplastisch composietmateriaal.

De doelmatigheid van de techniek is bewezen:

  • De productie van een fietszadel via de klassieke sequentie van verwarming, stabilisatie op de gewenste temperatuur (in ons geval 220 °C gedurende anderhalf uur), gevolgd door een gecontroleerd koelproces (van 3u30) verbruikte 34,2 kWh en de hele cyclus duurde 6 uur.
  • De opeenvolgende productie van vier zadels met eenmalige verwarming, een lange energiezuinige temperatuurtrap, zonder actieve koeling omdat deze fase buiten de droogoven verloopt, duurde 7 uur en verbruikte 56,8 kWh, hetzij 14,2 kWh/geproduceerd werkstuk.

De verhouding van deze twee waarden geeft wel degelijk 14,2/34,2 = 0,41, met andere woorden een energiewinst per stuk van 59 procent!

Deze demonstratie werd uitgevoerd in het kader van het EFRO-project MACOBIO.