Onze kerncompetentie is het constructief ontwerpen en engineeren, productie en testen van (hoofdzakelijk) composiet constructies, oftewel: productontwikkeling. We volgen een vaste procedure om een constructieve toepassing te ontwikkelen (omdat we niet denken dat hoop een methode is).

De fasen van een productontwikkelingstraject worden hieronder verklaard en getoond aan de hand van figuren van een van onze projecten: de ontwikkeling van een composiet kart frame.

We starten met het vaststellen van de vereiste functies en prestaties van de constructie. In de  meeste gevallen betreft de gevraagde innovatie het vervangen van metal door een lichter materiaal, bijvoorbeeld composieten. Dit kan echter niet zo maar een op een worden gedaan.

conventionele kart	stalen frame

De functies en prestaties worden vertaald in een specificatie van de mechanische belastingen waaraan de constructie blootstaat. Normaal gesproken vormen de belastingen (belastinginleidingen en belastingpaden) een deel van een groter Programma van Eisen (PVE, met kosten, gewicht, duurzaamheid, sustainability, enz). Belastingen en veiligheidsfactoren worden met de klant bepaald in overeenstemming met eventuele normen of door het uitvoeren van metingen. We kunnen diverse typen belastingen op een constructie meten: statisch, dynamisch, vermoeiing, trilling en impact. 

dynamische belastingen gemeten terwijl een kart rijdt

Voor composieten is het van belang vast te stellen welke materiaaleigenschappen in het ontwerp worden gebruikt. De materiaaleigenschappen zijn namelijk helemaal afhankelijk van de gebruikte materialen: soort hars, soort vezel (glas, koolstof, aramide), type vezelversterking (mat, weefsel, legsel, unidirectioneel), eventueel sandwichkern (schuim, balsa, honingraat, coremat). Ook de voorziene productietechniek is doorslaggevend: RTM, vacuüminjectie, filamentwikkelen, persen, prepregging/autoclaving.

Verder spelen omgevingsfactoren een rol: temperatuur, milieu, tijd.   

sterkte van composieten in  vergelijking met staal

Op basis van de belastingen wordt een aantal constructieve concepten gegenereerd. Daarvoor is constructieve kennis en ervaring en creativiteit nodig. 

kartframeconcepten	doorsneden van de concepten

Deze concepten worden vervolgens geevalueerd aan de hand van het hele Programma van Eisen. Er volgt een eerste dimensionering van het concept met handberekeningen.

Dan wordt een eindige-elementenanalyse (FE analyse) uitgevoerd om het gedrag van de constructie te beoordelen en de afmetingen van de constructie vast te stellen.

FE analyse: torsie	CAD model	crash simulatie

Een of meer concepten worden uitgekozen voor verdure uitwerking. Details van de constructie worden ontworpen en doorgerekend: plaatsen van spanningsconcentratie, inserts, verbindingen enz. Vaak zijn de details limiterend voor de sterkte van de constructie. Zeker aan verbindingen met andere materialen moet aandacht worden besteed. Eigenlijk zijn constructies vrijwel altijd hybride of “multimaterial”. 

positions of steel inserts

Hierbij worden steeds de productiemogelijkheden meegenomen want die kunnen praktische of financiele blokkades opwerpen: gesloten mallen of eenzijdige mallen, malmateriaal afhankelijk van seriegrootte, productdelingen en verbindingstechnieken.

lay-up op basis van FE analyse resultaten	proefmodel van de composiet kart