Samenvatting 3ENG Composieten

HC Composieten I: Wat zijn composieten?
Datum: 07 februari 2020

▪ Een composiet materiaal is een combinatie van materialen die samen betere eigenschappen
vertonen dan de afzonderlijke delen.
▪ Hoogwaardige composieten bestaan uit een vezel gecombineerd met een matrixmateriaal.
▪ Composieten vormen een ideaal vliegtuigmateriaal:
▪ hoge sterkte;
▪ hoge stijfheid (lage E-modulus);
▪ laag gewicht (lage dichtheid);
▪ goede vermoeiingseigenschappen;
▪ lage thermische uitzettingscoëfficiënt;
▪ corrosiebestendig
▪ Composieten hebben een hoge sterkte per kilo (de specifieke sterkte). De specifieke sterkte =
treksterkte gedeeld door dichtheid. In dit geval geeft een hoge treksterkte en een lage
dichtheid een hoge specifieke sterkte.
▪ In de luchtvaart hebben materialen met een hoge sterkte en een laag gewicht de voorkeur.
▪ De combinatie van hoge stijfheid en laag gewicht is ook belangrijk in de luchtvaart.

▪ Voordelen van composiet gebruik (niet alleen voor de luchtvaart):
▪ gewichtsbesparend;
▪ grote vrijheid in vorm (‘kromme’ dingen maken);
▪ hoge mate van integratie van functies mogelijk (het materiaal kan meerdere functies
uitvoeren);
▪ Sterkte, stijfheid, thermische- en elastische weerstand kunnen ontworpen worden
(‘spelen’ met de sterkte);
▪ lage onderhoudskosten.
▪ Nadelen van composiet gebruik (niet alleen voor de luchtvaart):
▪ hoge materiaalkosten (duur);
▪ rekenmethoden soms specialistisch (er valt moeilijk aan te rekenen);
▪ gevoelig voor UV-licht;
▪ gedrag van details en verbindingen relatief onbekend (er is nog weinig ervaring in);
▪ nabewerking nog niet ver ontwikkeld (het is lastig om te nabewerken);
▪ gevoelig voor temperatuur, brand en blikseminslag.
▪ Vroeger werden composieten in de vliegtuigconstructie nog niet dragen (secondary
structures), maar tegenwoordig worden er ook dragende delen (primary structures) van
composiet materiaal gemaakt.
▪ Defensie maakt veel gebruik van composiet materiaal.
▪ In de civiele luchtvaart wordt composiet al langere tijd gebruikt voor de radome van het
vliegtuig.
▪ Waarom er composiet materiaal gebruikt wordt in de luchtvaart:
▪ composieten maken het vliegtuig lichter (minder brandstof nodig);
▪ composieten vliegtuigen hebben minder frequent checks nodig (door betere
corrosie- en vermoeiingseigenschappen);
▪ het aantal vlieguren totdat er onderhoud moet plaatsvinden is voor composieten
vliegtuigen groter (de fatigue inspections worden voornamelijk gedicteerd door de
aanwezigheid van metalen in de constructie);

Pagina 1 van 11

, ▪ composieten verminderen het brandstofverbruik per stoel.
▪ De duurzaamheid van composiet materiaal is afhankelijk van een aantal factoren:
▪ vocht en atmosferische omgeving;
▪ warmte en vuur;
▪ kou en bevriezingscyclus;
▪ ultraviolet en ozon;
▪ constante belasting (kruip);
▪ wisselende belasting (vermoeiing).
▪ Ontwikkelen op het gebied van composieten in de luchtvaart is dat er ook steeds meer
composieten in de koude delen van de motor komen.



▪ Een composiet is dus opgebouwd uit vezels en matrix:
▪ vezels: draadjes, dienen ter opname van de belasting (zorgt voor sterkte en stijfheid);
▪ matrix: materiaal tussen de vezels.
▪ Typische vezels zijn glasvezel, koolstofvezel en aramide (Kevlar). Daarnaast zijn er ook
natuurlijke vezels zoals vlas, hennep en sisal. Natuurlijke vezels worden niet gebruikt in de
luchtvaart.
▪ De functie van de matrix is het verbinden en beschermen van de vezels. De matrix kan de
belasting tijdelijk overnemen en doorgeven aan de volgende vezel wanneer er een vezel
breekt. De matrix geeft stijfheid in andere richting aan de vezels.
▪ Er zijn twee matrixsoorten:
▪ thermoplasten (vervormbaar bij warmte);
▪ thermoharders (na productie onvervormbaar, meestal een twee-componenten
product).
▪ Een laminaat bestaat uit verschillende lamellen (afzonderlijke laagjes van vezels).
▪ Het gedrag is afhankelijk van de opbouw/oriëntatie. Er dient gekeken te worden naar de
richting van de krachten ten opzichte van de vezels.
▪ Een composiet is NIET isotroop, omdat de eigenschappen afhangen van de richting van het
materiaal. Een composiet is dus anisotroop.
▪ Voor de eigenschappen in de vezelrichting is de vezel dominant, voor eigenschappen
loodrecht op de vezelrichting is de matrix dominant.




▪ Bij quasi-isotrope materialen wordt de vezelrichting afgewisseld. De vezels moeten staan
onder een hoek van 180/n met n het aantal verschillende richtingen.
▪ Een quasi-isotroop laminaat moet symmetrisch en gebalanceerd zijn (voor elke +α ook een -
α).




Pagina 2 van 11