‘Wereld vol mogelijkheden voor vezelversterkt composiet ‘

In eerste instantie lijkt er maar weinig te gebeuren in de composietmarkt, maar schijn bedriegt. Deze markt biedt heel veel kansen, zo constateert IDTechEx Research naar aanleiding van zijn onderzoek ‘Composites 2017-2027: Innovations, Opportunities, Market Forecasts’.
Dat veel mensen de indruk hebben dat er maar weinig gebeurt in de composietmarkt, lijkt in eerste instantie te worden ook door de feiten te worden onderbouwd: de groeicijfers zijn niet bepaald indrukwekkend, van de geproduceerde synthetische vezels is volgens een schatting van  IDTechEx maar liefst 95 procent glasvezel en niemand ziet koolstofvezel meer als een futuristisch materiaal. Toch is deze markt juist enorm in beweging als gevolg van de vele innovaties, de turbulente ontwikkelingen in de leveranciersketen en de specifieke groeigebieden. Ze worden uiteengezet in een recent verschenen rapport van IDTechEx Research met de titel ‘Composites 2017-2027: Innovations, Opportunities, Market Forecasts’.

Leveranciersketen en daarbuiten

De ontwikkeling van een onderdeel van vezelversterkt kunststof is nooit eenvoudig geweest, omdat meerdere aspecten op elkaar moeten worden afgestemd. In elk deel van de leveranciersketen wordt er geïnnoveerd, van de vezels en de producten waar die van worden gemaakt tot het fabricageproces dat in de verschillende bedrijven wordt toegepast.

IDTechEx heeft onderzoek gedaan naar alle stappen in de leveranciersketen aan de hand van interviews met belangrijke spelers, waarbij de grote veranderingen in de verschillende delen van de leveranciersketen uitgebreid worden toegelicht. Voorbeelden hiervan zijn alternatieve vezelleveringen, plasma oxidatie-ovens voor de vezelverwerking, dunnelaagtechnologie voor stoffen en voorgeïmpregneerde vezels, thermoplastische epoxy en duurzame hars voor de matrix, 3D-printen van composietmaterialen en gereedschappen, in-situ schuimen van materialen met sandwichkernen en tal van andere ontwikkelingen.
Er liggen echter niet alleen kansen op productiegebied, maar ook bij de reparatie van deze producten en de recycling en verwerking aan het einde van hun levenscyclus. Niet alleen de grote concerns moeten deze technische uitdagingen aangaan maar ook start-ups en de onderzoeksafdelingen van universiteiten, waardoor deze ogenschijnlijk langzaam bewegende industrie allerlei kansen biedt.

Sterke eigenschappen

Vaak wordt vooral de nadruk gelegd op de sterkte-gewichtsverhouding van de lichtgewicht composiet onderdelen. Hierdoor worden ze alsmaar belangrijker voor de auto- en vliegtuigindustrie, vanwege de steeds maar strengere emissie-eisen en een grotere actieradius (elektro-aandrijving). Beide industrieën zetten op dat vlak dan ook in op dezelfde oplossingen.
Andere producteigenschappen zorgen er ook voor dat deze materialen in steeds meer producten worden toegepast. Denk daarbij aan de indrukwekkende stevigheid, roestbestendigheid en temperatuurstabiliteit.

Neem bijvoorbeeld  koolstofvezelversterkte kunststoffen, die worden al vele jaren gebruikt en vormen in tal van sectoren de industriestandaard. Behalve in deze kernsectoren worden ze sinds enige tijd echter ook toegepast in bijvoorbeeld het railvervoer, weg- en waterbouw, windmolens, protheses, onbemande vliegtuigen en drukvaten omdat aan de producten steeds vaker vergelijkbare eisen worden gesteld.

In het geval dat de materialen qua eigenschappen of prijs nog niet voldoen aan de normen van de eindgebruiker, wordt er steeds vaker gebruikgemaakt van hybride onderdelen. Verschillende materialen of vezels kunnen op tal van manieren worden gecombineerd om producten te optimaliseren.

Volgende generatie: keramisch

Hoewel koolstofvezel niet meer wordt beschouwd als het materiaal van de toekomst, heeft het materiaal nog veel potentieel. In het rapport doet IDTechEx de voorspelling dat keramische vezels in de komende jaren op een veel grotere schaal toegepast zullen worden. Tot nu toe was namelijk sprake van de bekende vicieuze cirkel: zonder de vereiste schaalgrootte kunnen er geen vorderingen worden gemaakt op fabricage- en kostengebied, maar zonder orders kunnen er geen schaalvoordelen worden gerealiseerd. De lage groeicijfers en de afwachtende houding van de industrieën die eerst met deze vezels aan de slag gingen, zullen na vele jaren onderzoek eindelijk deze vezels op grote schaal gaan produceren.

Kinderschoenen

Nog groter is de rol die kabels en monofilament van continue keramische vezels spelen in metaal-matrix composieten, die op dit moment worden omschreven als ‘volwassen technologieën in markten die nog in de kinderschoenen staan’ en de impact die vezels van puur borium op lange termijn kunnen hebben.

De materialen van de volgende generatie zullen naar verwachting niet alleen meer worden toegepast in structurele delen, maar ook in multifunctionele producten. Denk hierbij aan vezelcomposieten die worden gebruikt voor energieopslag, sensortechnologie, energiewinning en tal van andere doeleinden.

 

Al deze ontwikkelingen worden toegelicht in het nieuwe rapport van IDTechEx Research: ‘Composites 2017-2027: Innovations, Opportunities, Market Forecasts’.

www.IDTechEx.com/composites